Zum Inhalt der Seite springen

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

Ähnliche Artikel

Computermodellierung zur schnelleren Entwicklung antiviraler Medikamente
23.03.2023 Computermodellierung zur schnelleren Entwicklung antiviraler Medikamente Pressemitteilung
Ein Protein als Schl├╝ssel gegen antibiotikaresistente Bakterien
21.03.2023 Ein Protein als Schl├╝ssel gegen antibiotikaresistente Bakterien CMFI News
"Professor Dr. Largus Angenent - Gottfried Wilhelm Leibniz-Preistr├Ąger 2023"
20.03.2023 "Professor Dr. Largus Angenent - Gottfried Wilhelm Leibniz-Preistr├Ąger 2023" In den Medien

DFG bewegt

Molekulare Steuerung des CO2-Flusses in Cyanobakterien
17.03.2023 Molekulare Steuerung des CO2-Flusses in Cyanobakterien CMFI News
Wie das Darmmikrobiom bei der Vorhersage von Krebsimmuntherapien behilflich sein kann
13.03.2023 Wie das Darmmikrobiom bei der Vorhersage von Krebsimmuntherapien behilflich sein kann Pressemitteilung
"How antidepressants help bacteria resist antibiotics"
24.01.2023 "How antidepressants help bacteria resist antibiotics" In den Medien

Nature