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Neuer Ansatz gegen Nebenwirkungen von Antibiotika

13.10.2021 Pressemitteilung

Forschende aus T├╝bingen und Heidelberg analysieren Kollateralsch├Ąden, die Antibiotika im Darm verursachen ÔÇô Gegenmittel k├Ânnten n├╝tzliche Bakterien besser sch├╝tzen

Antibiotika helfen bei der Behandlung bakterieller Infektionen und retten jedes Jahr Millionen von Leben. Sie k├Ânnen aber auch die hilfreichen Mikroben in unserem Darm sch├Ądigen, eine der ersten Verteidigungslinien unseres K├Ârpers gegen Krankheitserreger schw├Ąchen und die positiven Auswirkungen k├Ârpereigener Mikrobiota auf unsere Gesundheit beeintr├Ąchtigen. H├Ąufige Nebenwirkungen dieser ÔÇ×Kollateralsch├ĄdenÔÇť von Antibiotika sind Magen-Darm-Beschwerden und wiederkehrende Clostridioides-difficile-Infektionen, aber auch die Entwicklung von allergischen, metabolischen, immunologischen oder entz├╝ndlichen Krankheiten.

 

Ein internationales Forschungsteam hat systematisch die Auswirkungen von 144 Antibiotika auf unsere h├Ąufigsten Darmbakterien untersucht. Die Arbeitsgruppen um Lisa Maier aus dem Exzellenzcluster ÔÇ×Controlling Microbes to Fight InfectionsÔÇť (CMFI) der Universit├Ąt T├╝bingen und um Nassos Typas am Europ├Ąischen Laboratorium f├╝r Molekularbiologie (EMBL) in Heidelberg, schlagen Strategien vor, um die negativen Auswirkungen auf das Darmmikrobiom abzuschw├Ąchen. Mit der in der Fachzeitschrift Nature ver├Âffentlichte Studie lassen sich die Auswirkungen von Antibiotika auf Darmbakterien erheblich besser verstehen.

Wenn Antibiotika n├╝tzliche Bakterien t├Âten

Der menschliche Darm beherbergt das Darmmikrobiom: eine komplexe Gemeinschaft verschiedener Mikrobenarten sowie vieler Viren. Es erm├Âglicht uns, N├Ąhrstoffe effizienter zu verwerten und hindert krankheitserregende Bakterien daran, sich im Darm anzusiedeln. Wird eine bakterielle Infektion mit Antibiotika behandelt, besteht jedoch die Gefahr, dass das Darmmikrobiom gesch├Ądigt wird. ÔÇ×Viele Antibiotika hemmen das Wachstum krankheitserregender Bakterien. Dieses breite Wirkungsspektrum ist bei der Behandlung von Infektionen n├╝tzlich, erh├Âht aber das Risiko, dass auch die n├╝tzlichen Bakterien im Darm angegriffen werdenÔÇť, erkl├Ąrt Hauptautorin Lisa Maier, CMFI-Nachwuchsgruppenleiterin und Emmy-Noether-Gruppenleiterin.

Dass Antibiotika auch gegen Darmbakterien arbeiten, ist bekannt. Bislang wurden ihre Auswirkungen auf die gro├če Vielfalt von Mikroben in unserem Darm aber nicht systematisch untersucht, vor allem wegen technischer Herausforderungen. ÔÇ×Bisher war unser Wissen ├╝ber die Auswirkungen verschiedener Antibiotika auf einzelne Mitglieder unserer mikrobiellen Gemeinschaften im Darm l├╝ckenhaft. Unsere Studie tr├Ągt erheblich zu unserem Verst├Ąndnis bei, welche Art von Antibiotika welche Arten von Bakterien auf welche Weise beeinflusst", sagt Nassos Typas, Senior Scientist und Gruppenleiter am EMBL Heidelberg.

144 Antibiotika auf Wirkung ├╝berpr├╝ft

Aufbauend auf einer fr├╝heren Studie mehrerer EMBL-Forschungsgruppen untersuchten die Forschungsteams, wie sich jedes der 144 Antibiotika auf Wachstum und ├ťberleben von bis zu 27 Bakterienst├Ąmmen auswirkt, die ├╝blicherweise im Darm vorkommen. Sie bestimmten die Konzentrationen, bei denen sich ein bestimmtes Antibiotikum auf diese Bakterienst├Ąmme auswirkt, f├╝r mehr als 800 Antibiotika-Stamm-Kombinationen. So konnten sie bestehende Datens├Ątze zu Antibiotika-Spektren in Darmbakterienarten um 75 Prozent erweitern.

Die Experimente zeigen, dass Tetracycline und Makrolide - zwei h├Ąufig verwendete Antibiotikafamilien - nicht nur das Wachstum der Bakterien stoppen, sondern auch zu deren Absterben f├╝hren. Etwa die H├Ąlfte der getesteten Darmbakterienst├Ąmme ├╝berlebte die Behandlung mit diesen Antibiotikaklassen nicht. ÔÇ×Wir hatten diesen Effekt nicht erwartet. Bisher ging man davon aus, dass diese Antibiotikaklassen nur das Bakterienwachstum stoppen, aber die Bakterien nicht abt├Âten", so Camille Goemans, Postdoktorandin in der Typas-Gruppe und gemeinsam mit Maier Erstautorin.

ÔÇ×Die Experimente zeigen, dass diese Annahme f├╝r etwa die H├Ąlfte der von uns untersuchten Darmmikroben nicht zutrifft. Doxycyclin, Erythromycin und Azithromycin beispielsweise, drei h├Ąufig eingesetzte Antibiotika, t├Âteten mehrere h├Ąufig vorkommende Darmbakterienarten ab, w├Ąhrend sie andere nur in ihrem Wachstum hemmten.ÔÇť Die selektive Abt├Âtung bestimmter Bakterien k├Ânnte dazu f├╝hren, dass diese Bakterien unbeabsichtigt viel schneller aus dem Darmmikrobiom verschwinden als solche, deren Wachstum nur gehemmt wird, wie die Autoren mit synthetischen Bakteriengemeinschaften zeigten. Dies k├Ânnte die starken Ver├Ąnderungen des Darmmikrobioms erkl├Ąren, die bei einigen Patienten nach der Antibiotika-Behandlung auftreten.

Zweites Medikament als ÔÇ×GegenmittelÔÇť

Es gibt jedoch eine M├Âglichkeit, den Schaden zu begrenzen. ÔÇ×In fr├╝heren Studien konnten wir nachweisen, dass Medikamenten-Kombinationen bei verschiedenen Bakterienarten unterschiedlich wirken. Daher haben wir nun untersucht, ob ein zweites Medikament die sch├Ądlichen Auswirkungen auf die Darmmikroben verhindern kann, w├Ąhrend die Antibiotika gleichzeitig ihre Wirkung gegen Krankheitserreger beibehaltenÔÇť, erkl├Ąrt Typas. ÔÇ×Das zus├Ątzliche Medikament k├Ânnte als eine Art Gegenmittel eingesetzt werden, das Kollateralsch├Ąden von Antibiotika auf Darmbakterien verringert.ÔÇť

Die Forschenden kombinierten die Antibiotika Erythromycin oder Doxycyclin mit fast 1.200 Arzneimitteln, um Medikamente zu finden, die zwei h├Ąufig vorkommende Darmbakterienarten vor dem Antibiotikum sch├╝tzen, ohne dessen Wirkung zu beeintr├Ąchtigen. Tats├Ąchlich fanden sie mehrere nicht-antibiotische Arzneimittel, die diese Darmbakterien und verwandte Arten retten k├Ânnten.

Folgeexperimente zeigten, dass dieser Ansatz auch im Kontext eines nat├╝rlichen Mikrobioms funktionieren k├Ânnte. Mit Hilfe von Kooperationspartnern lie├č sich zeigen, dass die Kombination von Erythromycin mit einem Gegenmittel den Verlust bestimmter Darmbakterienarten aus dem M├Ąusedarm abschw├Ąchte. In ├Ąhnlicher Weise sch├╝tzten die Gegenmittel die menschlichen Darmbakterien vor Erythromycin in komplexen Bakteriengemeinschaften, die aus Stuhlproben gewonnen wurden.

ÔÇ×Unser Ansatz, Antibiotika mit einem sch├╝tzenden Gegenmittel zu kombinieren, k├Ânnte M├Âglichkeiten er├Âffnen, die sch├Ądlichen Nebenwirkungen von Antibiotika auf unser Darmmikrobiom zu reduzierenÔÇť, h├Ąlt Maier fest. ÔÇ×Kein einzelnes Gegenmittel wird in der Lage sein, alle Bakterien in unserem Darm zu sch├╝tzen, vor allem, weil sie sich von Mensch zu Mensch so stark unterscheiden. Aber dieses Konzept ├Âffnet die T├╝r f├╝r die Entwicklung neuer personalisierter Strategien, um Darmbakterien zu sch├╝tzen.ÔÇť

Weitere Forschung ist erforderlich, um die optimalen Kombinationen, Dosierungen und Rezepturen der Gegenmittel zu ermitteln und m├Âgliche langfristige Auswirkungen auf das Darmmikrobiom auszuschlie├čen. In Zukunft k├Ânnte der neue Ansatz dazu beitragen, das Darmmikrobiom gesund zu halten und die Nebenwirkungen von Antibiotika bei Patienten zu verringern, ohne die Effizienz von Antibiotika als Lebensretter zu beeintr├Ąchtigen.

Beteiligte Forschungsgruppen: Exzellenzcluster ÔÇ×Controlling Microbes to Fight InfectionsÔÇť (CMFI) der Universit├Ąt T├╝bingen; EMBL-Gruppen Typas, Bork, Zeller, Zimmermann und Patil; Ludwig-Maximilians-Universit├Ąt M├╝nchen; Max-Delbr├╝ck-Centrum f├╝r Molekulare Medizin, Berlin.


Publikation

Maier L., Goemans CV., et al. Unravelling the collateral damage of antibiotics on gut bacteria. Nature, published on 13 October 2021. DOI: 10.1038/s41586-021-03986-2.

www.nature.com/articles/ s41586-021-03986-2

 

Kontakt

Dr. Lisa Maier
Universit├Ąt T├╝bingen

Exzellenzcluster ÔÇ×Controlling Microbes to Fight InfectionsÔÇť (CMFI)

Tel: +49 (7071) 29-80187
E-Mail: l.maier@uni-tuebingen.de

 

Pressekontakt

Leon Kokkoliadis
Medien- und ├ľffentlichkeitsarbeit

Tel: +49 7071 29-74707
E-Mail: leon.kokkoliadis@uni-tuebingen.de

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