Schwächere Wirkung durch Koffein?

Bakterien steuern ihre Reaktion auf Umwelteinflüsse unter anderem über die Expression von Transportproteinen. Über diese gelangen Substanzen in das Bakterium hinein, können die Zelle aber auch wieder verlassen. Der aktive Austritt erfolgt dabei über Effluxpumpen und der passive Eintritt über Porine.

Ein Team um Christoph Binsfeld von der Universität Tübingen hat nun untersucht, wie verschiedene Xenobiotika die Expression solcher bakterieller Transportproteine beeinflussen.

Die Forschenden verwendeten dafür Escherichia coli. Das gramnegative Bakterium ist ein meistens harmloser Bestandteil des Darmmikrobioms, der fakultativ pathogen ist. Getestet wurden 94 Substanzen, darunter Antibiotika und andere Arzneistoffe, aber auch Lebensmittel. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitung „PLOS Biology“ [PLOS Biology, Volume 23, 2025-7-22, DOI: doi.org/10.1371/journal.pbio.3003260] erschienen.

Der Analyse zufolge veränderte ein Drittel der untersuchten Substanzen die Genexpression und somit die Transportproteine der Bakterien. Von den meisten sei dies zuvor nicht bekannt gewesen, schreiben die Autoren. Unter den Stoffen mit Einfluss auf die Genexpression war auch Koffein, das als Inhaltsstoff von Kaffee und schwarzem Tee bekanntlich sehr häufig konsumiert wird.

Die Forschenden konnten zeigen, dass Koffein die antibiotische Wirkung von Ciprofloxacin und Amoxicillin auf E. coli dosisabhängig abschwächt. Mit steigenden Koffeinkonzentrationen waren für eine bestimmte hemmende Wirkung auch zunehmende Antibiotikakonzentrationen erforderlich. So stieg die IC50 (Hemmkonzentration von 50 Prozent) für Amoxicillin in Gegenwart von 55 µg/ml Koffein um 40 Prozent.

Interessanterweise beeinträchtigte Koffein die Wirkung von Ciprofloxacin bei einem anderen gramnegativen Bakterium, Salmonella enterica Typhimurium, nicht. Dies könnte an den bakterienspezifischen Transportwegen zur Aufnahme von Stoffen liegen.

Mechanistische Untersuchungen ergaben, dass Koffein bei E. coli insbesondere die Proteine OmpF und Rob verändert, die an der Bildung von Porinen beziehungsweise ihrer Regulation beteiligt sind. Rob scheint dabei der entscheidende Mediator für die Reaktion von E. coli auf Koffein zu sein. Inwieweit diese Mechanismen in der klinischen Praxis tatsächlich zu einer Entwicklung von Antibiotikaresistenzen beitragen können, muss in weiteren Studien untersucht werden.