Robert Klatt
Antibiotika verursachen bei einigen Patienten eine langfristige Veränderung des Darmmikrobioms. Ein Gegenmittel könnte dies bald verhindern.
Heidelberg (Deutschland). Viele Antibiotika bekämpfen nicht nur krankheitserregende Bakterien, sondern haben auch die unerwünschte Nebenwirkung, das Mikrobiom im Darm anzugreifen. „Viele Antibiotika hemmen das Wachstum krankheitserregender Bakterien. Dieses breite Wirkungsspektrum ist bei der Behandlung von Infektionen nützlich, erhöht aber das Risiko, dass auch die nützlichen Bakterien im Darm angegriffen werden“, erklärt Lisa Maier vom Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL).
Die Wissenschaftlerin hat mit ihrem Team deshalb die Auswirkungen gängiger Antibiotika auf die lebenswichtigen Darmbakterien näher untersucht. „Bisher war unser Wissen über die Auswirkungen verschiedener Antibiotika auf einzelne Mitglieder unserer mikrobiellen Gemeinschaften im Darm lückenhaft. Unsere Studie trägt erheblich zu unserem Verständnis bei, welche Art von Antibiotika welche Arten von Bakterien auf welche Weise beeinflusst“, erklärt Co-Autor Nassos Typas.
Laut ihrer Publikation im Fachmagazin Nature untersuchten die Wissenschaftler dazu mehr als 800 Antibiotika-Bakterienstamm-Kombinationen auf die Minimale Hemmkonzentration (MHK). Dies ist die Konzentration, bei der das Antibiotikum das Wachstum eines bestimmten Bakteriums hemmt.
„Insgesamt wiesen die hier untersuchten Darmbakterien etwas höhere MHKs auf als die für Krankheitserreger angegebenen“, so die Autoren. Die meisten Darmbakterien sind also bei einer Antibiotikakonzentration, die ausreichend hoch ist, um Krankheitserreger abzutöten, noch nicht betroffen.
Hierbei bildet die Antibiotikaklasse der Tetracycline eine deutliche Ausnahme. Bei diesen häufig verwendeten Antibiotika tötet bereits eine Konzentration die nützlichen Darmbakterien, bei der die Krankheitserreger noch überleben können. Dies ist überraschend, weil Tetracycline eigentlich bakteriostatisch wirken sollen, also das Wachstum von Bakterien hemmen. Dass die Antibiotikaklasse bei verschiedenen Stämmen von Darmbakterien bakterizid wirkt, diese also tötet, war der Wissenschaft noch nicht bekannt. Außerdem konnten die Forscher dies für Makrolide, eine andere Antibiotikaklasse, nachweisen.
„Diesen Effekt hatten wir nicht erwartet. Bisher ging man davon aus, dass diese Antibiotikaklassen nur das Bakterienwachstum stoppen, aber die Bakterien nicht abtöten. Die Experimente zeigen, dass diese Annahme für etwa die Hälfte der von uns untersuchten Darmmikroben nicht zutrifft. Doxycyclin, Erythromycin und Azithromycin beispielsweise, drei häufig eingesetzte Antibiotika, töteten mehrere häufig vorkommende Darmbakterienarten ab, während sie andere nur in ihrem Wachstum hemmten“, erklärt Camille Goemans.
Laut den Autoren könnte dies die oft langfristigen Veränderungen des Darmmikrobioms erklären, die bei einigen Patienten nach der Einnahme von Antibiotika auftreten. „Es ist denkbar, dass die durch das Antibiotikum abgetöteten Mikroorganismen mit größerer Wahrscheinlichkeit unbeabsichtigt aus der Gemeinschaft verschwinden, während sich die gehemmten Mikroorganismen nach Beendigung der Behandlung leichter erholen können“, so die Wissenschaftler.
Aufgrund ihrer Entdeckung begannen die Wissenschaftler dann mit der Suche nach einem Gegenmittel, das die Nebenwirkungen begrenzen oder ganz verhindern soll. „In früheren Studien konnten wir nachweisen, dass Medikamenten-Kombinationen bei verschiedenen Bakterienarten unterschiedlich wirken. Daher haben wir nun untersucht, ob ein zweites Medikament die schädlichen Auswirkungen auf die Darmmikroben verhindern kann, während die Antibiotika gleichzeitig ihre Wirkung gegen Krankheitserreger beibehalten. Das zusätzliche Medikament könnte als eine Art Gegenmittel eingesetzt werden, das Kollateralschäden von Antibiotika auf Darmbakterien verringert“, erklärt Typas.
Dazu untersuchte das Team fast 1.200 Arzneimittel darauf, ob diese die Nebenwirkungen der Antibiotika Erythromycin und Doxycyclin verringern können, ohne dabei die Wirkung auf die Krankheitserreger einzuschränken. „Die stärksten Gegenmittel waren das blutgerinnungshemmende Medikament Dicumarol, das Gichtmittel Benzbromaron und zwei nichtsteroidale Entzündungshemmer, Tolfenaminsäure und Diflunisal“, so die Wissenschaftler.
In Experimenten mit Bakterien aus menschlichen Stuhlproben sowie bei lebenden Mäusen konnte das Medikament die nützlichen Darmbakterien vor den Antibiotika retten, ohne dabei die Wirkung auf die Krankheitserreger einzuschränken. „Vor einer etwaigen Anwendung muss dieses Konzept weiterentwickelt werden“, so die Forscher. Dabei muss vor allem die optimale Dosis und die mögliche Kombination verschiedener Gegenmittel untersucht werden. „Dieses Konzept öffnet die Tür für die Entwicklung neuer personalisierter Strategien, um Darmbakterien zu schützen“, konstatiert Maier.
Nature, doi: 10.1038/s41586-021-03986-2
