Antibiotika

Antibiotika zählen bis heute zu den effektivsten Mitteln gegen bakterielle Infektionskrankheiten. Sie sind eine der bedeutendsten medizinischen Entdeckungen der Neuzeit und haben unzählige Menschenleben gerettet.

Bakterien mit ihren eigenen Waffen schlagen

Bakterien schützen sich mit einer Zellwand vor der Umgebung. Außerdem kompensiert diese aus Kohlenhydraten bestehende Hülle den osmotischen Druck, der in der Bakterienzelle herrscht. Teilt sich ein Bakterium, sorgt ein spezielles Enzym namens D-D-Transpeptidase dafür, dass die Bausteine der Zellwand neu vernetzt werden. Genau hier greift Penicillin, das erste entdeckte Antibiotikum, ein: Es blockiert das bakterielle Enzym und verhindert, dass sich die Mikroben teilen. Produziert werden die Penicilline von Schimmelpilzen der Gattung Penicillium, die sich damit vor Bakterien schützen. Deshalb beobachtete der schottische Wissenschaftler Alexander Fleming auf einer mit dem Schimmelpilz kontaminierten Bakterienkultur, dass in der Nähe des Pilzes keine Bakterien wuchsen. 

Es dauerte noch einige Jahre, bis die antibiotische Wirkung auch am Menschen untersucht wurde. Schnell fanden Forscher in den 40er und 50er Jahren des 20. Jahrhunderts weitere von Bakterien oder Pilzen gebildete Stoffe, die das Wachstum anderer Mikroben hemmen oder sie abtöten. Antibiotika zählen bis heute zu den effektivsten Mitteln gegen bakterielle Infektionskrankheiten. Sie sind eine der bedeutendsten medizinischen Entdeckungen der Neuzeit und haben unzählige Menschenleben gerettet. Hergestellt werden sie biotechnologisch oder synthetisch.

Wunderwaffe Antibiotika?

Weil sie sich gegen Strukturen richten, die nur in Bakterien vorkommen, beeinflussen Antibiotika nicht den menschlichen Stoffwechsel. Allerdings wirken sie auch nicht gegen Viren, die keinen eigenen Stoffwechsel besitzen. Leider verschreiben Ärzte häufig Antibiotika bei Schnupfen, obwohl dieser fast immer durch Viren verursacht wird. Dieser unsachgemäße Einsatz sowie ein zu frühes Absetzen der Medikamente oder eine inkonsequente Einnahme führen zu einem unerwünschten Phänomen, der Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen. 

Bakterien können Mechanismen entwickeln, um der Wirkung von Antibiotika zu entgehen. Sei es, dass sie das Angriffsziel der Medikamente so verändern, dass es nicht mehr erkannt wird, oder dass sie Moleküle herstellen, mit denen sie die Antibiotika unschädlich machen. Hinzu kommt, dass Bakterien ihre neu erworbenen Resistenzmechanismen an andere Bakterien weitergeben können. Der Einsatz von Antibiotika zur Wachstumsförderung oder Vorbeugung von Krankheiten in der Tierzucht wird von Experten ebenfalls als Ursache für eine zunehmende Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen diskutiert. Als Folge können selbst kleinste Infektionen gefährlich werden. Multiresistente Bakterienstämme, gegen die gleich mehrere Antibiotika wirkungslos sind, breiten sich aus. 

Laut der Weltgesundheitsorganisation sterben allein in der Europäischen Union, Island und Norwegen jährlich 25.000 Menschen an Infektionen mit Bakterien, die sich nicht mehr mit den auf dem Markt befindlichen Antibiotika behandeln lassen. Der finanzielle Schaden, den die Europäische Union indirekt durch Antibiotikaresistenzen erleidet, beläuft sich nach einer Schätzung des „European Centre for Disease Prevention and Control“ auf 1,5 Milliarden Euro. Ohne Antibiotika wäre nicht nur die Behandlung bakterieller Infektionen schwierig. Auch die Erfolgsrate von Organtransplantationen, Chemotherapie und chirurgischen Eingriffen wäre sehr viel niedriger. Damit wir nicht in eine Zeit zurückfallen, wie sie vor der Entdeckung der Antibiotika herrschte, suchen Wissenschaftler nach neuen Antibiotika-Klassen.

Ein Wettlauf gegen die Bakterien

Am HZI spielt die Suche nach neuen Wirkstoffen eine herausragende Rolle. Mehrere Forschergruppen widmen sich verschiedenen Aspekten dieser Aufgabe. Einige Arbeitsgruppen durchsuchen Bibliotheken von Tausenden Substanzen mit automatisierten Testverfahren nach therapeutisch interessanten Verbindungen, andere konzentrieren sich auf Bakteriengruppen wie Myxobakterien oder Aktinomyzeten,  die bereits als erfolgversprechende Wirkstoffquellen bekannt sind. Aber auch Organismen, die bislang nur wenig untersucht sind, stehen im Interesse der Mikrobiologen, Mykologen, Biotechnologen, Pharmazeuten und Naturstoffchemiker am HZI. Nach dem Vorbild der Natur bauen einige Wissenschaftler Antibiotika auf chemische Weise nach, um ihre Wirkungsweise zu entschlüsseln und sie weiter zu optimieren.

(Dr. Birgit Manno)

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