Überlebensmodus des Acinetobacter baumannii Schlafender Schrecken – wie Krankenhauskeime überdauern

Anbieter zum Thema

J.- W.-Goethe Universität Frankfurt am Main

Shimadzu Deutschland GmbH

TOSOH Bioscience GmbH

Labexchange - Die Laborgerätebörse GmbH

Wir wehren uns gegen Erreger mit Fieber und Antibiotika. Doch das lässt den Krankenhauskeim Acinetobacter baumannii oft kalt – er flüchtet sich einfach in einen schützenden Schlaf, bis die Bedingungen für ihn wieder besser sind. Diesen Überlebensmechanismus hat ein Team an der Goethe-Universität Frankfurt entdeckt. Besonders heikel: Im Schlummerzustand lässt sich der Erreger mit gängigen diagnostischen Standards nicht nachweisen.

Das Bakterium Acinetobacter baumannii ist ein äußerst gefährlicher Erreger im Krankenhaus: Viele der Bakterienstämme sind gegen Antibiotika aus unterschiedlichen Stoffklassen resistent. Infektionen mit A. baumannii wurden erst während des Irak-Krieges vermehrt beobachtet und nehmen seitdem mit rasantem Tempo weltweit zu. Daher hat die Weltgesundheitsorganisation WHO diesen Erreger auf Platz eins der Liste der Bakterien gesetzt, gegen die dringend neue Medikamente benötigt werden.

Die gefährliche Verbreitung von A. baumannii geht aber nicht nur die Antibiotikaresistenzen zurück, sondern auch auf seine enorme Anpassungsfähigkeit: Er wächst auch unter harschen Bedingungen wie Trocken- und Salzstress und kann daher unterschiedliche Ökosysteme im Menschen besiedeln wie Blase, Hautoberfläche und Lunge. Die molekulare Basis dieser Anpassungsstrategien wird seit 2017 in der Forschungsgruppe (FOR) 2251 der Deutschen Forschungsgemeinschaft untersucht.

Krankenhauskeime im Abwasser

Multiresistente Bakterien überleben auch ohne Sauerstoff

Bakterien im Tiefschlaf

Nun hat das Wissenschaftsteam um die beiden FOR2251-Teilprojektleiter Prof. Beate Averhoff und Prof. Volker Müller von der Goethe Universität einen zuvor bei Acinetobacter unbekannten Mechanismus der Anpassung entdeckt. Viele Bakterien gehen bei unwirtlichen Lebensbedingungen in einen fast todesähnlichen Ruhezustand über: Sie entwickeln Dauerformen ohne jegliche Stoffwechselaktivität, so genannte Sporen.

A. baumannii kann jedoch, so fand das Wissenschaftsteam heraus, alternativ auch spezielle Zellen ausbilden, die sich in einer Art Tiefschlaf befinden. Diese Zellen zeigen zwar noch Lebenszeichen und atmen, lassen sich aber auf Nährböden in Petrischalen nicht mehr kultivieren. „Dieser Zustand ist beispielsweise von Cholerabakterien bekannt und wird viable but non-culturable (VBNC) genannt“, erklärt Müller. In diesem Zustand können die Bakterien lange überdauern, berichtet Patricia König, die Erstautorin der Studie zu dem Überlebenstrick von A. baumannii. „Wir halten die Bakterien mittlerweile seit elf Monaten im VBNC-Tiefschlaf und überprüfen immer wieder, ob wir sie noch aufwecken können. Die Untersuchung läuft noch und ein Ende ist noch nicht in Sicht.“

Es ist nicht tot, was ewig liegt

Ausgelöst haben die Wissenschaftler den VBNC-Zustand der Acinetobacter-Bakterien durch einen hohen Salzgehalt des Kulturmediums, daneben aber auch – zeitverzögert – durch Kühlschrank- (4 Grad Celsius) und Fiebertemperaturen (42 Grad Celsius), durch Austrocknung und durch Sauerstoffmangel. In allen Fällen gelang es, die Bakterien nach einer zweitägigen „Kur“ im Bakterienschüttler unter optimaler Nähr- und Sauerstoffversorgung wieder „aufzuwecken“.

Das Problem: In der Medizin wie auch in der Lebensmittelüberwachung ist der Nachweis von Bakterien durch Kultivierung auf Nährböden immer noch der Goldstandard. Teilprojektleiterin Averhoff erläutert: „Man stelle sich Folgendes vor: Ein Patient mit einer Acinetobacter-baumannii-Infektion bekommt eine Antibiotika-Behandlung, und nach sieben Tagen wachsen auf den Kulturschalen keine Acinetobacter-Bakterien mehr. Arzt und Patient gehen davon aus, dass das Bakterium verschwunden ist, aber in Wirklichkeit schläft es nur in Nischen des Körpers und wartet darauf, bei nächster, besserer Gelegenheit wieder aufzuwachen, sich zu vermehren und erneut Symptome im Patienten hervorzurufen. Das ist insbesondere bei multiresistenten Bakterien äußerst gefährlich.“

Den Dornröschenschlaf der Bakterien besser verstehen

Mit einem besseren Verständnis der Schutzmechanismen von A. baumannii könnten wirksamere Behandlungskonzepte gegen den Erreger entwickelt werden, hofft Erstautorin König: „Vor allen Dingen müssen neben der Kulturschalen auch sensitivere Verfahren wie PCR zum Nachweis von Acinetobacter baumannii eingesetzt werden, mit denen man auch VBNC-Zellen entdecken kann.“

Therapeutisch könnten neue Ansatzpunkte in den Proteinen liegen, die beim Übergang in den Dornröschenschlaf eine wichtige Rolle zu spielen scheinen. Eine Reihe solcher Proteine hat das Wissenschaftsteam bereits identifiziert. „Die Rolle dieser Proteine müssen wir verstehen lernen“, sagt König. „Auf dieser Basis können sich dann Hemmstoffe dagegen entwickeln lassen, die man zusammen mit Antibiotika verabreichen kann, um den gefährlichen Dornröschenschlaf der Bakterien zu verhindern.“

Originalpublikation: Patricia König, Alexander Wilhelm, Christoph Schaudinn, Anja Poehlein, Rolf Daniel, Marek Widera, Beate Averhoff, Volker Müller. The VBNC state: a fundamental survival strategy for Acinetobacter baumannii, mBio (2023); DOI: 10.1128/mbio.02139-23

(ID:49752708)