»Zauberkünstler der Resistenz-Entwicklung«

»Alle drei Minuten stirbt weltweit ein Kind an einer Infektion mit resistenten Keimen«, warnte Dr. Ulrike Porsche in ihrem Vortrag über Antibiotikaresistenzen. Weltweit forderten resistente Erreger jährlich rund 1,3 Millionen Todesopfer – allein in Deutschland seien es nach Angaben des Robert-Koch-Instituts mehr als 45.000 Menschen pro Jahr. Damit zählen sie zu den zehn häufigsten Todesursachen hierzulande.

Die äußere Membran gramnegativer Bakterien wie P. aeruginosa besteht aus einer Lipid-Doppelschicht mit eingebetteten Porinen – das sind kanalbildende Proteine, die hydrophile Substanzen und auch Antibiotika in die Bakterienzelle schleusen. Besonders relevant sei etwa das Porin OprD, erklärte die Apothekerin. Fehlt es, etwa weil das Bakterium durch Selektionsdruck die Expression von OprD herunterreguliert, oder ist es mutiert, kann dies zu einer Resistenz gegen die Reserveantibiotikagruppe der Carbapeneme führen. 

Gleichzeitig kann der »Zauberkünstler« Effluxpumpen ausbilden, die eine Vielzahl von Antibiotika – darunter β-Laktame, Chinolone und Aminoglykoside – aktiv aus der Zelle heraustransportieren. Auch im Ausbilden von β-Lactamasen ist P. aeruginosa ein Profi. Insbesondere Metallo-β-Lactamasen (MBL) sind ein häufiges Merkmal von multiresistenten Stämmen.

Ein besonders starker Abwehrmechanismus von P. aeruginosa ist seine Fähigkeit, Biofilme zu bilden. Diese erschweren nicht nur die Penetration von Antibiotika, sondern fördern auch das Überleben der Bakterien unter hypoxischen Bedingungen, etwa in chronischen Wunden. Interessant ist, dass Biofilme nicht »statisch« sind, sondern einem Zyklus unterliegen. Dieser besteht aus sechs Phasen:

1. Reversible Anhaftung: Die Bakterien heften sich mithilfe von Flagellen locker an eine Oberfläche, beispielsweise in einem Katheter oder in der Lunge, an.
2. Irreversible Anhaftung: Die Matrix des Biofilms wird gebildet, hauptsächlich aus extrazellulären polymeren Substanzen (EPS), die die Anhaftung stabilisieren. Die Bakterienzellen beginnen, sich zu teilen und zu organisieren.
3. Bildung von Mikrokolonien: Die Zellen vermehren sich lokal und bilden kleine »Zellhaufen«. 
4. Reifung des Biofilms: Die Mikrokolonien wachsen zu dreidimensionalen, pilzartigen Strukturen heran.
   Dabei entstehen auch Kanäle für den Nährstoff- und Sauerstofftransport, was die Biofilme besonders widerstandsfähig macht.
5. Auflösung der Matrix: In der Mitte der Kolonien sterben Zellen gezielt ab (Autolyse). Dadurch entstehen Hohlräume, die die Freisetzung von Zellen ermöglichen.
6. Zellfreisetzung: Die freigesetzten Zellen kehren in einen planktonischen Zustand zurück, das heißt, sie können sich wieder frei bewegen. Diese Zellen sind besonders virulent und können neue Infektionsherde bilden.

Um Antibiotikaresistenzen wirksam in den Griff zu bekommen, braucht es eine Kombination aus Präventionsmaßnahmen, einer gezielten Antibiotikatherapie in Form eines Antibiotic Stewardship und intensiver Forschung zur Entwicklung neuer Wirkstoffe. Die Apothekerin warnte: »Gelingt dies nicht, könnten Infektionen mit resistenten Erregern bis zum Jahr 2050 weltweit die häufigste Todesursache sein.«