Der bakterielle Lebensstil verändert die Entwicklung der Antibiotikaresistenz
Wie Bakterien leben - ob als unabhängige Zellen oder in einem gemeinsamen Biofilm - bestimmt, wie sie Antibiotikaresistenzen entwickeln, was zu personalisierteren Ansätzen für die antimikrobielle Therapie und Infektionskontrolle führen könnte.
Bakterien bilden einen Biofilm auf einer Kunststoffperle.
Vaughn Cooper, Ph.D.
Forscher der University of Pittsburgh School of Medicine setzten Bakterien wiederholt dem Antibiotikum Ciprofloxacin aus, um eine schnelle Evolution zu erzwingen. Wie erwartet, entwickelten die Bakterien Resistenzen gegen das Medikament, aber überraschenderweise beeinflusste ihr Lebensstil, was zu spezifischen Anpassungen führte, so eine heute in eLife veröffentlichte Studie.
"Was wir im Labor simulieren, geschieht in der Wildnis, in der Klinik, während der Entwicklung von Arzneimittelresistenzen", sagte Senior-Autor Dr. Vaughn Cooper, Direktor des Zentrums für Evolutionsbiologie und Medizin bei Pitt. "Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Biofilmwachstum die Entwicklung der Arzneimittelresistenz beeinflusst." Laut dem Studienleiter Alfonso Santos-Lopez, Ph.D., einem Postdoc im Cooper's Lab, könnte dieser Befund Schwachstellen aufdecken, die sich bei der Behandlung von arzneimittelresistenten Infektionen als nützlich erweisen könnten.
"Die Antibiotikaresistenz ist eines unserer Hauptprobleme in der Medizin", sagte Santos-Lopez. "Wir müssen neue Behandlungsmethoden entwickeln, und eine Idee ist es, die Vorteile dessen zu nutzen, was das Feld "Kollateralsensibilität" nennt. Wenn Bakterien Resistenzen gegen ein Medikament entwickeln, können sie eine Anfälligkeit für eine andere Klasse von Antibiotika aufweisen, die die Bakterien effektiv abtöten können."
Das Wissen um diese evolutionären Push-and-Pull-Beziehungen könnte das Rätselraten bei der Verschreibung von Antibiotika erleichtern, sagte Santos-Lopez.
In diesem Experiment, als der Biofilm eine Resistenz gegen Ciprofloxacin entwickelte, wurde er wehrlos gegen Cephalosporine. Die freischwebenden Bakterien entwickelten nicht dieselbe Spalte in ihrer Rüstung, obwohl sie 128-mal resistenter gegen Ciprofloxacin wurden als die von Biofilmen erzeugten Bakterien.
Laut der Studienko-Autorin Michelle Scribner, einer Doktorandin im Cooper's Lab, unterstreichen diese Ergebnisse die Bedeutung der Untersuchung von Bakterien, wie sie natürlich vorkommen, in Biofilmen.
"Biofilme sind ein klinisch relevanterer Lebensstil", sagte Scribner. "Sie gelten als die primäre Wachstumsform für Bakterien, die im Körper leben. Die meisten Infektionen werden durch Biofilme auf Oberflächen verursacht."
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