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Wettrüsten gegen multiresistente Keime

Von Hans-Jörg Müllenmeister

Während weltweit Kriegsgetöse um den Globus hallt, rüsten sich im Stillen unsichtbare Armeen multiresistenter Keime (MRSA). Zielstrebig richten sie sich gegen die arglose Menschheit. Einseitig verschrien als Krankenhauskeime, wurlen diese aggressiven MRSA (Methicillin-resistente Staphylococcus aureus) mitten unter uns. Ihr Habitat ist wahrlich fast überall (ubiquitär). Und sie sind dabei, die Oberhand zu gewinnen. Seit Jahren bestimmen diese hartgesottenen Keime das biologische Wettrüsten und entwickeln ihrerseits Schutzschilder gegen Antibiotika. Dagegen wirken die Pharmakraken wie gelähmt – ihr Abwehr-Geschäft ist nicht mehr lukrativ. Man vernachlässigt es. Wegen des geringen Profits. In jüngster Zeit unternimmt man in der Forschung Anstrengungen, um neue Abwehrsubstanzen in der Natur zu finden.

Gefährliche Killerbakterien mit harmlosem Namen

Unser Körper, bevorzugt die Nasenschleimhaut, bietet gewissen kugelförmigen Bakterien von je einem Picogramm (10 hoch Minus 12 Gramm) komfortablen Unterschlupf. Auf Haaresbreite entfallen Tausend dieser Winzlinge. Insgesamt leben auf und in unserem Körper etwa 10 bis 100 mal mehr Bakterien (etwa 1 Billiarde), als es menschliche Zellen gibt – dies mit einer Gesamtmasse von bis zu 2 kg. Die unbeweglichen Biester, worum es hier geht, sind meist traubenförmig angeordnet. Daher der Name Staphyle (griech. Weintraube), Kokkos (griech. runde Beere) und aureus, lateinisch, soviel wie goldfarben, weil der Erreger Eiter erzeugt. Bei gesunder Haut und intaktem Immunsystem ist der Winzling ein ungefährlicher Gast.

Wehe aber, wenn das Abwehrsystem geschwächt ist und die Eindringlinge unsere Organe befallen, dann kann das zu Lungenentzündung (Pneumonie), Entzündung der Herzinnenhaut (Endokarditis) oder Blutvergiftung (Sepsis) führen. Gemein gefährlich wird der Keim aber erst, wenn er gegen Antibiotika resistent geworden ist, dann hilft kein Medikament mehr. Über die tatsächliche Sterberate durch die Superkeime kann ich keine konkrete Aussage machen, weil MRSA allgemein nicht als Todesursache in den Totenschein vermerkt werden muss.

Zuvor: kleine „Stammeskunde“ unserer biologischen Todesengel

Mureine (lat. Mauer)  kommen als Makromoleküle in der Zellwand von Bakterien vor. Diese verzweigten Ketten aus „Mörtel“ bestehen aus Zuckern und Aminosäuren. So genannte Gram-negative Bakterien haben eine dünne, einschichtige Murein-Hülle (6 bis 8 Nano-Meter), die bis zu 10% der Trockenmasse der Bakterienhülle ausmacht. Darüber liegt eine weitere Schicht: die äußere Membran. Diese bildet eine effiziente Barriere gegen Antibiotika. Das Eindringen von Antibiotika ist nur möglich durch Transmembran-Proteine, sogenannten Porine. Hierfür sind die Moleküle der meisten Antibiotika aber zu groß.

Dagegen haben Gram-positive Bakterien eine dickere Zellwand (20 bis 80 nm) aus einem mehrschichtigen Murein-Netz. Dieser Anteil kann bis zu 30% der Trockenmasse der Bakterienhülle ausmachen. Die Hülle stabilisiert das Bakterium; sie verleiht ihm äußere Gestalt und gleicht Druckunterschiede (bis zu 30 bar) aus zwischen Zellinnerem und Zelläußerem. Gelingt es den Murein-Mantel aufzulösen, platzt das Bakterium, es stirbt. Übrigens, der unterschiedliche Murein-Gehalt bestimmt das Färbeverhalten (so genannten Gram-Färbung; violett bei Gram-positiv; rot bei Gram-negativ)eine Methode, Bakterien unter dem Mikroskop zu unterscheiden.

Unsere intakte Immunabwehr ist in der Lage, die Murein-Schicht von Bakterien durch spezialisierte auflösende Enzyme zu attackieren. Und Penicillin verhindert den letzten Schritt der Zellwandbildung. Es wirkt hauptsächlich auf Gram-positive Bakterien abtötend. Diese bakterizide Wirkung besteht allerdings nur bei wachsenden Bakterien, „fertige“ Zellen bleiben verschont.

Multilaterales Wettrüsten der Erreger gegen Antibiotika

Nicht genug mit der MRSA-Plage. Vielen ist nicht bekannt, dass weitere, weitaus robustere biologische Spiessgesellen auf uns lauern: das ESBL (Extended-Spectrum-Betalactamase-bildende Escherichia Coli). Dieser Gram-negative Erreger verbreitete sich in den letzten Jahren erschreckend aus. Europaweit ist ein Anstieg seiner Resistenz gegen alle Wirkstoffklassen zu beobachten.

Meist fängt alles harmlos an: im Darm, in den Harnwegen oder den oberen Atemwegen. Einer dieser natürlichen Darmbesiedler ist unser ungebetener Tischdauergenosse  (Commensalis) im Darm, der sich unseres Nahrungsbrei bedient, aber ohne uns zu schädigen.

Kritisch wird es erst, wenn ein Mensch an einem anderen Leiden erkrankt: Diese harmlosen Bakterien können ihr Resistenz-Wissen an weitere Erreger übertragen, die dann viel schwerer zu bekämpfen sind.

Außerhalb des Darms kann E. coli zur Furie werden. So macht der Keim vor allem als Erreger von ambulant erworbenen Harnwegsinfektionen von sich Reden. E. coli-Bakterien sind häufig auch die Ursache für andere Infektionen, darunter Beatmungspneumonien und Sepsis. So genannte Gram-negative Darm-Bakterien (z.B. Escherichia coli oder Kebsiella pneumoniae) produzieren ein Enzym (ß-Laktamase), das bestimmte Antibiotika wie Penicilline oder Cephalosporine hydrolysiert, also unwirksam macht durch Auftrennen ihrer biochemischen Verbindungen.

Resistente Überlebenskünstler gegen Antibiotika

Gegenüber der raschen Reproduktionsrate von Bakterien sind wir im Gen-Stafettenlauf zur folgenden Generation behäbige Langweiler. Dagegen kann sich ihre Biomasse innerhalb von Minuten verdoppeln. Damit schaffen es die Überlebenskünstler, ihr Erbgut spontan zu verändern, es also mutiert weiter zu geben. In der Biofilm-Gemeinschaft sind Bakterien untereinander sehr kooperativ und tauschfreudig. Einige der Kameraden wechseln gelegentlich sogar neue „Vokabeln“ ihres Erbgutes untereinander aus. Das sind DNA-Abschnitte, die im Bakterien-Chromosom oder außerhalb davon entstehen, wenn Mikroorganismen eine Antibiotika-Attacke überleben und sich evolutionär weiter entwickeln. Dies macht die Erreger widerstandsfähig gegen Antibiotika. Sie verändern ihre Oberfläche so, dass Antibiotika nicht mehr an dieser andocken können und wirkungslos „abgleiten“.

Wir spielen den Multiresistenten in die Hände

Der übermäßige Einsatz von Antibiotika beim Menschen und in der Tiermast sowie unsachgemäße Einnahme der Medikamente fördert Resistenzbildungen. Derzeit werden stündlich 20 Tonnen Antibiotika weltweit produziert, so berichtet das Magazin „Nature“. In Deutschland wurden im Jahr 2012 rund 1.600 Tonnen Antibiotika eingesetzt. Eine Studie zeigte neulich, dass in 80% der deutschen Schweinehaltungen und in allen Geflügelbetrieben resistente Darmbakterien vorkommen. Erschreckend: Noch ungeklärt ist, inwiefern resistente Erreger aus der Tierhaltung in die menschliche Nahrungskette geraten, und zwar über die jährlich 30 Millionen Tonnen ausgebrachte Gülle auf Feldern. Wegen dieser Antibiotika-Schwemme können es die trainierten Resistenzlinge schaffen, dass sie ein Medikament wieder aus sich heraus pumpen, bevor es ihnen schadet. Oder sie schaffen es, ein Antibiotikum mit ihrem Waffenarsenal unwirksam zu machen.

Pharmas – die „Lamas“ gegen Killerbakterien

In den Anfängen der Antibiotika-Medikamention wähnte sich die Welt in Sicherheit, da waren das zufällig von Alexander Fleming entdeckt Penicillin und seine Derivate ein wahrer Segen gegen alle Infektionen. Indes wurde diese ursprünglich scharfe Wunderwaffe im medizinischen Waffenschrank durch Missbrauch immer stumpfer. Inzwischen haben die Killerkeime kraft ihrer Schwarmintelligenz kräftig aufgerüstet. Das ist die eine Story; die der Gegenseite fällt eher dürftig aus, denn die Pharmariesen warfen das Handtuch vor der geballten Übermacht. Sie sind dabei, sich von der innovativen teuren Antibiotika-Entwicklung davon zu stehlen. Für sie sind profitverheißende Präparate gegen chronische Langzeit-Krankheiten wesentlich attraktiver. Zudem läuft der Patentschutz für Antibiotika schneller ab. Billigere Nachahmerprodukte, so genannte Generika, drängen dann auf den Markt. Und noch eins: Das Heer der Biochemiker veränderte lediglich das alte antibiotische Grundgerüst durch marginale Änderungen der chemischen Bausteine, um etwas Neues zu „kreieren“. Das ist so wie in der Computertechnik mit „neu-antiken“ aufgesattelten Betriebssystemen – den -zig Windows-Versionen – im Grunde sind das aber keine echten Innovationen.

Steigende Anzahl der Infektionen und riesige Antibiotika-Mengen

Jährlich infizierten sich in Deutschland wegen mangelnder Hygiene etwa 160 000 Patienten in Krankenhäusern mit MRSA, oft bei Operationen. 40.000 Patienten sterben jährlich an den Folgen der Erreger. Bis zu 600 Tonnen Antibiotika werden in der ambulanten Humanmedizin eingesetzt. Im europäischen Vergleich liegt Deutschland damit im unteren Mittelfeld. Der Anteil multiresistenter Staphylokokken an der Gesamtpopulation aller Staphylokokkenstämme beträgt hier 25%. In Holland sind das nur 3%. Infolgedessen ist auch die Rate an MRSA-Infektionen in holländischen Krankenhäusern deutlich geringer. In Holland wird nämlich bei jedem Patienten, den das Krankenhaus aufnimmt, ein MARS-Screening mit einem Nasenabstrich durchgeführt. Finden sich dabei MRSA-Keime, bekommt der Patient „Einzelhaft“.

Hygiene, Hygiene und nochmals Hygiene

In deutschen Krankenhäusern sind verbesserte Hygienemaßnahmen vonnöten. Übertragungsquellen sind vor allem: Stethoskope und Blutdruckmessgeräte; aber auch 5 bis 10% der Patienten selbst, schleppen bösartige Erreger ein. Jede zehnte Krankenhaus-Infektion ist sogar auf einen ESBL-Keim zurückzuführen. Resistente Bakterien sind für Menschen mit geschwächtem Immunsystem gefährlich, insbesondere Intensivpatienten, Organtransplantierte und Verbrennungsopfer, aber auch beatmete Patienten oder solche mit Blasen- und Venenkatheter. Ebenso problematisch ist die Einnahme über eine zu kurze Zeit und eine zu geringe Dosierung. Wenn man Antibiotika nutzt, sollten diese in voller Dosis bis zum Ende der verordneten Zeitdauer nehmen.

Zurück zur Natur mit neuen Abwehrstrategien gegen MRSA

Das ständige chemische „Aufpeppen“ alter Arzneistoffe verspricht keinen durchschlagenden Erfolg. Jetzt, wo wir fast mit unserem Abwehr-Latein am Ende sind, arbeitet man fieberhaft an möglichen Wunderwaffen aus dem geheimen Waffenschrank der Natur.

Einer der hoffnungsvollen Anwärter gegen resistente Keime ist das Wandelröschen (Lantana camara). Ein Teufel im Engelskleid: wunderschön, aber stark giftig. Erste Laborversuche zeigen, dass sein Extrakt das Wachstum vieler Bakterienstämme auf Null bringt. Offensichtlich ist es das Zusammenwirken all seiner Inhaltsstoffe (Alkaloide, Terpenoide, Saponine, Flavonoide und Steroide), die eine keimtötende Wirkung ausmachen. Es muss sich noch zeigen, ob diese Naturwaffe im Kampf gegen multiresistente Keime in der Praxis beim Menschen Erfolg verspricht.

Eine weitere Studie zeigte, dass Senfölpulver aus Kapuzinerkresse und Meerrettichwurzel gegen viele Bakterienarten eine ausgeprägte keimhemmende Wirkung entfaltet sogar gegen MRSA. Der Vorteil: Im Gegensatz zu chemischen Antibiotika ist für die pflanzliche Arznei auch nach Langzeittherapie keine Resistenzneigung zu erwarten. Zudem sind Senföle besser verträglich als chemische Antibiotika, sie schonen unsere Darmflora und verhindern außerdem auch die Vermehrung von Viren.

Teixobactin: mögliche medizinische Wunderwaffe gegen MRSA

Die Wirksubstanz Teixobactin selbst wird von einem neu entdeckten Gram-negativen Boden-Bakterium namens Eleftheria terrae gebildet. Der Wirkstoff bindet Glykolipide und verhindert den Aufbau der Bakterien-Zellwand. Teixobactin wirkt wie eine Abrissbirne auf die Bestandteile der Zellwand, die das Bakterium zum Überleben braucht und bringt es so zum tödlichen Platzen. Keiner der untersuchten Stämme von Staphylococcus Aurelius oder Mycobacterium tuberculodis konnte dem Teixobactin widerstehen. Ob der neue Wirkstoff beim Menschen wirkt und wann die neue Substanz von der Grundlagenforschung zur Marktreife kommt, ist ungewiss. Die chemische Struktur von Teixobactin ähnelt keinem der zurzeit verwendeten Antibiotika. Im übrigen ist Teixobactin unter anderem auch gegen Enterokokken, Clostridium difficile, Mycobacterium tuberculosis und den Anthrax-Erreger Bazillus anthracis wirksam. Diese Keimarten zählen alle zu den Gram-positiven Bakterien.

Noch ein Ass im Ärmel

Es ist fünf vor zwölf im ewigen Wettrüsten. Ergreifen wir nicht die Initiative, können bald gewöhnliche Infekte und kleine Verletzungen, die viele Jahrzehnte beherrschbar waren, wieder tödlich werden. Unsere Suche nach Abwehrmolekülen aus der Bio-Waffenkammer der Natur warten darauf entdeckt zu werden, selbst die aus der Tiefsee. So basiert die Gruppe der Breitband-Antibiotika (Cephalosporine) auf eine maritime Pilzart. Inzwischen entdeckte man das Protein Hydramacin der Nesseltiere. Das Protein zeigt eine antibakterielle Wirkung gegen sowohl Gram-positive als auch Gram-negative Bakterien. Vielleicht hält die unerforschte Unterwasserwelt der Schwämme und Schnecken Substanzen unter Verschluss, die allen resistenten Keimen den Garaus machen, wenigstens für eine Weile.