Penicillin und andere Antibiotika

Das Auftreten von Antibiotikaresistenzen

Der wiederholte oder fortgesetzte Einsatz von Antibiotika erzeugt einen Selektionsdruck, der das Wachstum von antibiotikaresistenten Mutanten begünstigt. Diese können durch den Vergleich der Größe der Klärungszonen (oder sogar des völligen Fehlens von Klärungszonen) von Bakterienstämmen in Plattentests wie den oben genannten nachgewiesen werden. Durch die Verwendung dieser Scheiben ist es auch möglich, das Auftreten einzelner mutierter Zellen mit Antibiotikaresistenz in einer Kultur eines antibiotikaempfindlichen Stammes nachzuweisen. Ein Beispiel hierfür ist in Abbildung G (unten) dargestellt.

Abbildung G. Auswirkungen verschiedener Antibiotika auf das Wachstum eines Bacillus-Stammes. Das rechte Bild zeigt eine Nahaufnahme der Novobiocin-Scheibe (markiert durch einen Pfeil auf der gesamten Platte). In diesem Fall waren einige einzelne mutierte Zellen in der Bakterienpopulation resistent gegen das Antibiotikum und haben kleine Kolonien in der Hemmzone entstehen lassen.

Antibiotikaresistenz ist kein neues Phänomen. Im Gegenteil, dieses Problem wurde schon bald nach der Einführung der natürlichen Penicilline zur Krankheitsbekämpfung erkannt, und auch bei Bakterienstämmen in Kultursammlungen aus der Zeit vor der „Antibiotika-Ära“ wurden Antibiotikaresistenzgene gefunden. In einigen Fällen ist die Situation jedoch inzwischen alarmierend, denn es sind pathogene Stämme aufgetreten, die eine Mehrfachresistenz gegen ein breites Spektrum von Antibiotika aufweisen. Eines der wichtigsten Beispiele sind die mehrfach resistenten Stämme von Staphylococcus aureus in Krankenhäusern. Einige dieser Stämme verursachen schwere nosokomiale (im Krankenhaus erworbene) Infektionen und sind gegen praktisch alle nützlichen Antibiotika resistent, darunter Methicillin, Cephalosporine und andere Betalaktame, die auf die Peptidoglykan-Synthese abzielen, Makrolid-Antibiotika wie Erythromycin und Aminoglykosid-Antibiotika wie Streptomycin und Neomycin, die alle auf das bakterielle Ribosom abzielen. Das einzige Mittel, das wirksam gegen diese Staphylokokken eingesetzt werden kann, ist ein älteres Antibiotikum, Vancomycin, das einige unerwünschte Wirkungen auf den Menschen hat. In jüngster Zeit haben einige klinische Stämme von S. aureus sogar gegen diese Substanz eine Resistenz entwickelt.

Viele der Antibiotikaresistenzgene von Staphylokokken befinden sich auf Plasmiden (siehe Agrobacterium), die mit Bacillus spp. und Streptococcus spp. ausgetauscht werden können und so die Möglichkeit bieten, zusätzliche Gene und Genkombinationen zu erwerben. Einige werden auf Transposons getragen – DNA-Abschnitte, die entweder im Chromosom oder in Plasmiden vorkommen können. Es ist ironisch und tragisch, dass das Bakterium S. aureus, das mit Flemings ursprünglicher Entdeckung von 1929 das Zeitalter der Antibiotika eröffnete, auch das erste sein könnte, das mit der riesigen Batterie von Antibiotika, die in den letzten 60 Jahren entdeckt und entwickelt wurden, nicht mehr behandelbar ist.

Antibiotikaeinsatz in der Landwirtschaft: Schaffung eines Reservoirs von Resistenzgenen?

Eine der heftigsten öffentlichen Debatten betrifft derzeit den Einsatz von Antibiotika in der Landwirtschaft und in der tierärztlichen Praxis. Grund zur Sorge ist, dass die gleichen Antibiotika (oder zumindest Antibiotika mit der gleichen Wirkungsweise auf Bakterien) auch in der Humantherapie eingesetzt werden. So ist es möglich, dass der unverantwortliche Einsatz von Antibiotika für den nicht-menschlichen Bereich zur Entwicklung von Resistenzen führen kann, die dann durch die Übertragung von Plasmiden auf menschliche Krankheitserreger übertragen werden könnten. Die größte Sorge bereitet der routinemäßige Einsatz von Antibiotika als Futtermittelzusatz für Nutztiere – zur Förderung des Tierwachstums und zur Vorbeugung von Infektionen und nicht zur Heilung von Infektionen. Es war schwierig, genaue Zahlen über die Mengen an Antibiotika zu erhalten, die auf diese Weise verwendet werden. Das Ausmaß des potenziellen Problems wurde jedoch in einem kürzlich erschienenen Bericht der Soil Association hervorgehoben, in dem Zahlen über den Gesamtverbrauch verschiedener Arten von Antibiotika für Menschen und Tiere zusammengestellt wurden:

Ausgewählte Daten aus: J. Harvey and L Mason. The Use and Misuse of Antibiotics in Agriculture. Part 1. Current Usage. Veröffentlicht im Dezember 1998 von Soil Association, Bristol, UK (E-Mail: [email protected]). Nicht alle in der Veröffentlichung aufgeführten Antibiotika sind hier aufgeführt.

Antibiotikaresistenz in gentechnisch veränderten Nutzpflanzen

Ein weiterer Grund zur Besorgnis ist die weit verbreitete Verwendung von Antibiotikaresistenzgenen als „Marker“ in gentechnisch veränderten Nutzpflanzen. Die meisten Unternehmen setzen Antibiotikaresistenzgene als „Marker“ in den frühen Phasen der Entwicklung ihrer gentechnisch veränderten Pflanzen ein. Auf diese Weise können die Wissenschaftler feststellen, wann die Gene, an denen sie am meisten interessiert sind (herbizidresistente Gene oder Gene für Insektizidtoxine usw.), in die Kulturpflanze eingebaut wurden. Die Antibiotikaresistenzgene spielen dann keine Rolle mehr, werden aber nicht aus dem Endprodukt entfernt. Diese Praxis ist auf Kritik gestoßen, weil die Antibiotikaresistenzgene von Mikroorganismen erworben werden könnten. In einigen Fällen verleihen diese Markergene eine Resistenz gegen „Front-Line“-Antibiotika wie die Beta-Laktame.

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