Eine Arbeitsgruppe von Forschenden des Instituts für Biologische Physik der Universität zu Köln und der Wageningen University & Research (Niederlande) kamen in einer neuen Studie zu einer interessanten Erkenntnis: Bakterien können sich mithilfe eines Enzyms, das von sterbenden Zellen freigesetzt wird, gegen Antibiotika verteidigen. Die Entdeckung hilft, bakterielle Überlebensmechanismen zu verstehen und damit auch die Wirksamkeit von Antibiotika zu verbessern.

Ausgangspunkt für das Projekt war die Entdeckung des Erstautors der Studie, Dr. Rotem Gross (Universität zu Köln), dass Bakterienkulturen zwar zunächst absterben, wenn sie dem Antibiotikum ausgesetzt werden, sich aber nach einiger Zeit erholen und ungehindert weiterwachsen. Das Team untersuchte zwei verschiedene Stämme von E. coli-Bakterien, Erreger unter anderem von Harnwegsinfektionen, aber auch von Blutvergiftungen und Krankenhausinfektionen, und ihre Reaktion auf den Einsatz von Beta-Lactamen, der weltweit am häufigsten eingesetzten Klasse von Antibiotika. Die Bakterien produzieren das Enzym Beta-Lactamase, welches das Antibiotikum chemisch abbaut. Sobald dessen Konzentration durch die Enzymaktivität unter einen Schwellenwert gesunken war, begannen die Bakterienkulturen sich zu erholen. „Das Absterben eines Teils der Bakterien trägt somit maßgeblich zum langfristigen Überleben der Gesamtpopulation bei, was als Beispiel für altruistisches kollektives Verhalten interpretiert werden kann“, sagt Joachim Krug.

Die Forschung hat noch viel zu tun

Joachim Krug: „Die Vielfalt der Abwehrmechanismen, die die Bakterien selbst unter einfachen Laborbedingungen mobilisieren können, hat uns verblüfft.“ Entsprechend groß sei die Herausforderung, die Wirksamkeit spezifischer Antibiotika unter realistischen physiologischen Bedingungen vorherzusagen – eine Aufgabe, die das Team in Zukunft angehen möchte.