Wie unser Immunsystem uns hilft, die Antibiotikaresistenz zu bekämpfen

Wie unser Immunsystem uns hilft, die Antibiotikaresistenz zu bekämpfen
Christoph Burgstedt / Shutterstock

Während unser Immunsystem und unsere Antibiotika uns bei der Bekämpfung lebensbedrohlicher Infektionen sehr helfen, ist die Entstehung von Antibiotika Resistenz macht es schnell schwieriger, häufige Infektionen zu heilen, die früher leicht zu behandeln waren. Antibiotikaresistenz tritt auf, wenn sich Bakterien entwickeln und die Behandlungen überleben, mit denen sie beseitigt werden sollen - und diese Resistenz dann reproduzieren oder an andere Bakterien weitergeben.

Derzeit wird viel geforscht, um Wege zur Verhinderung der Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen zu finden. Es gibt jedoch noch viele Fragen, auf die Forscher keine Antworten haben. Eine solche Frage ist zu wissen, wie sich der Widerstand in einer Person in Echtzeit entwickelt. Wenn wir wissen, was während einer Infektion im Körper passiert, können wir bessere Behandlungen für Antibiotikaresistenzen entwickeln.

An unserem Hauptsitz kürzlich veröffentlichte Studieuntersuchten wir die Bakterienpopulation in der Lunge eines Intensivpatienten, der eine Lungeninfektion hatte, die durch eine häufige Art von Bakterien verursacht wurde. Pseudomonas aeruginosa. Wir konnten in Echtzeit beobachten, wie wichtig sowohl die schnelle Entwicklung antibiotikaresistenter Bakterien als auch die Wirkung des Immunsystems für das Ergebnis der Infektion des Patienten sind.

Wir verwendeten eine Reihe von Techniken und Experimenten, mit denen das Bakterienwachstum und alle Veränderungen der Antibiotikaresistenz, die während der Infektion auftraten, gemessen wurden. Wir haben diese Experimente mit Genomsequenzierungstechniken kombiniert, um Änderungen des bakteriellen genetischen Codes zu identifizieren. Dies sagte uns, wie sich die Bakterien entwickeln und ob sie eine Antibiotikaresistenz entwickeln.

Wir haben auch die Anzahl der in der Lunge vorhandenen Moleküle des Immunsystems gemessen, gegen die bekanntermaßen gekämpft wurde Pseudomonas aeruginosa. Alle paar Tage wurden Lungenproben analysiert, sodass wir die Veränderungen, die stattfanden, in hoher Auflösung erfassen konnten. Dies zeigte in beispiellosen Einzelheiten, wie das Immunsystem eine Rolle bei der Unterdrückung der sich entwickelnden antibiotikaresistenten Bakterien spielte.

Wir fanden heraus, dass die Bakterien in der Lunge gegen eines der Antibiotika, mit denen sie eliminiert wurden, hochresistent wurden. Diese Bakterien entwickelten eine Resistenz, indem sie Komponenten ihrer Zellwand (die die Zelle umgebende äußere Schicht) mutierten und modifizierten. Es wurde sogar festgestellt, dass einige Bakterien einen Eintrittspunkt in die Zellwand verändert haben, der von Antibiotika verwendet wird, um sie zu zerstören. Es wurde festgestellt, dass andere ein Strukturelement dieser Schicht modifiziert haben.

Durch die Modifizierung des Eintrittspunkts wurde die Antibiotikaresistenz massiv erhöht, die Bakterien wurden jedoch weniger fit. Dies führte dazu, dass sie langsamer wuchsen. Diese hochresistenten Bakterien verschwanden nach dem Ende der Antibiotikabehandlung schnell aus der Bevölkerung und wurden durch fitere und schneller wachsende Verwandte ersetzt.


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Aber die Bakterien, die nur ein Strukturelement ihrer Zellwand modifizierten, hatten eine erhöhte Antibiotikaresistenz - ohne Kosten für ihr Überleben. Tatsächlich konnten sie schneller wachsen. Wenn diese Bakterien an eine andere Person weitergegeben würden, könnten sie Infektionen verursachen, die mit Antibiotika schwieriger zu behandeln sind. Diese Bakterien blieben in der Lunge - auch nachdem ihre weniger gesunden Verwandten ersetzt wurden.

Das Immunsystem

Hier war das Immunsystem wirklich wichtig.

Bevor die Person mit Antibiotika behandelt wurde, stellten wir fest, dass die Population der Bakterien, die die Infektion verursachten, bereits abgenommen hatte. Dies zeigte uns, dass das Immunsystem seinen Job machte. Dies machte die Antibiotika auch erfolgreicher, da sie bei der Bekämpfung kleiner Bakterienpopulationen besser wirken.

Die bakterielle Infektion trat jedoch etwa 11 Tage nach ihrem letzten Nachweis wieder auf - und zwar mit antibiotikaresistenten Mutanten. Beim ersten Mal arbeitete das Immunsystem mit den Antibiotika zusammen. Diesmal wurden keine neuen Antibiotika verabreicht, und unsere Untersuchungen ergaben, dass das Immunsystem in der Lage war, die Infektion selbst zu bekämpfen.

Entscheidend war, dass die natürliche Immunität die Population der Antibiotikaresistenzbakterien auslöschen konnte, die nach der ersten Antibiotikabehandlung entstanden waren.

Wir können nicht 100% sicher sein, ob die mutierten Bakterien an andere Menschen weitergegeben wurden oder nicht, aber je weniger Zeit sich die Bakterien in der Lunge befinden, desto weniger wahrscheinlich ist es, dass sie weitergegeben werden. Solche Infektionen können über einen Patienten übertragen werden, der die Bakterien hustet und aus der Lunge ausstößt, und so weiter.

Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die natürliche Immunität die Resistenz während der Infektion unterdrücken und die Übertragung resistenter Stämme zwischen Patienten begrenzen kann. In Zukunft könnte die Nutzung dieses Zusammenhangs uns helfen, neue Therapeutika gegen schädliche Bakterien zu entwickeln - und die Ausbreitung antibiotikaresistenter Bakterien besser verhindern.Das Gespräch

Über den Autor

Rachel Wheatley, Postdoktorand in der bakteriellen Evolution, University of Oxford Julio Diaz Caballero, Postdoktorand für mikrobielle Genomik, University of Oxford


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