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Was Amöben fern hält, kann auch dem Menschen nutzen…

Überlebenstricks von Bakterien könnten gegen Krankenhauskeime helfen

| Autor / Redakteur: Axel Burchardt* / Christian Lüttmann

Ein von der Amöbe Dictyostelium discoideum aus vielen Einzelzellen gebildeter Fruchtkörper
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Ein von der Amöbe Dictyostelium discoideum aus vielen Einzelzellen gebildeter Fruchtkörper (Bild: Markus Günther/HKI)

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Kampf im Kleinen: Bakterien laufen ständig Gefahr, von ihrem Fressfeind, der Amöbe, einverleibt und verdaut zu werden. Doch viele von ihnen haben bemerkenswerte Abwehrstrategien entwickelt, zum Beispiel Giftstoffe. Bei deren Untersuchung fanden Forscher der Uni Jena heraus, dass eine bestimmte Stoffkombination gegen den gefürchteten multiresistenten Krankenhauskeim MRSA wirksam ist.

Wien/Österreich – Amöben leben im Verborgenen und verbringen die meiste Zeit mir Fressen: Nachdem eine Amöbe binnen kurzer Zeit große Mengen an Bakterienzellen vertilgt hat, teilt sie sich und die beiden Tochterzellen beginnen erneut Bakterien zu verschlingen. Zur Jagd bilden die sehr flexiblen Amöbenzellen sogenannte Scheinfüßchen, mit denen sie ihre Opfer umfließen und in sich aufnehmen. Anschließend sorgen Verdauungsenzyme dafür, dass von den Bakterien nichts übrig bleibt.

Doch im Laufe der Evolution entwickelten Bakterien Abwehrmechanismen, mit denen sie sich die etwa zehn Mal größeren Amöben vom Leib halten. So bilden manche Bakterien Biofilme, die sie für Amöben unantastbar machen. Andere schaffen es, unverdaut im Inneren der Amöbenzelle zu überleben oder sie bilden Giftstoffe, mit denen sie die Amöben töten.

Faszinierende Naturstoffe

Der Chemiker Dr. Pierre Stallforth, unter anderem Lehrbeauftragter in der Pharmazie und der Chemie der Uni Jena, ist fasziniert von diesem Zusammenleben von Bakterien und Amöben. Er nimmt an, dass am friedlichen Zusammenleben beziehungsweise der feindlichen Auseinandersetzung dieser Organismen bestimmte Stoffe beteiligt sind, die ihre Beziehung maßgeblich mitbestimmen. Im besten Fall sind solche Substanzen sogar für uns Menschen nützlich. Schließlich werden viele der heute verwendeten Medikamente - vor allem Antibiotika - von Mikroorganismen wie Bakterien oder Pilzen gebildet.

Für eine Studie untersuchte ein Team um Stallforth vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (HKI) und dessen Direktor Prof. Dr. Axel Brakhage, der auch den Lehrstuhl für Mikrobiologie und Molekularbiologie an der Uni Jena innehat, Bakterien der Gattung Pseudomonas, die mit ihrem Fressfeind, der Amöbe Dictyostelium discoideum, eng zusammenleben.

Appetitzügler für Amöben?

Die Forscher interessierten sich unter anderem für kleine Fruchtkörper, die Amöben ausbilden wenn sie hungrig sind. Aus diesen Fruchtkörpern isolierte Stallforth mit seinem Team Bakterien der Gattung Pseudomonas, die von der Amöbe als Nahrung verschmäht wurden. Doch warum hatte sich die Amöbe die Bakterien nicht vollständig einverleibt?

Durch aufwändige genetische Analysen und chemische Untersuchungen identifizierten die Wissenschaftler aus den Bakterien schließlich zwei Substanzen und klärten ihre Struktur auf. Eine davon, das Mupirocin, gehört zur Stoffklasse der Polyketide und war bereits aus anderen Studien bekannt. Bei der zweiten Substanz hingegen handelte es sich um ein bisher unbekanntes Peptid, das den Namen Jessenipeptin erhielt. Das neu entdeckte, ungewöhnliche Molekül erwies sich als hochgiftig für Amöben. Jessenipeptin könnte daher ein Appetitzügler für die Amöben sein, der Pseudomonas davor schützt, gefressen zu werden.

Auch gegen Krankenhauskeim wirksam

Den Forschern gelang jedoch noch eine weitere für die Medizin sehr bedeutende Entdeckung. Sie unterzogen beide Substanzen in unterschiedlichen Kombinationen einem Test gegen verschiedene Krankheitserreger. Bestimmte Mischungsverhältnisse von Mupirocin und Jessenipeptin erwiesen sich als hochwirksam gegen die als MRSA bezeichneten Krankenhauskeime. Sie könnten möglicherweise als Mittel gegen die multiresistenten Keime eingesetzt werden, die sich mit herkömmlichen Antibiotika nicht mehr behandeln lassen.

Das LABORPRAXIS-Dossier „Antibiotikaresistenz“ Sie möchten mehr zum Thema „Multiresistente Keime“ erfahren? Dann besuchen Sie unser Dossier „Antibiotikaresistenz“, in dem wir entsprechende Artikel zu wichtigen Fortschritten aus der Medizinforschung zusammengestellt haben.

Stallforth ist von seiner Herangehensweise überzeugt: „Unser Ansatz, die komplexen Lebensverhältnisse in der Natur genauer zu untersuchen, erweist sich als richtig. Zwar ist es sehr schwierig, allein schon das Zusammenleben zweier Partner genauer zu verstehen. Aber es lohnt sich. Die Interaktion bringt Substanzen hervor, die die Gemeinschaft steuern und für uns Menschen beispielsweise in Form von neuen Antibiotika von großem Nutzen sein können.“

Orginalpublikation: Arp J, Götze S, Mukherji R, Mattern DJ, García-Altares M, Klapper M, Brock DA, Brakhage AA, Strassmann JE, Queller DC, Bardl B, Willing K, Peschel G, Stallforth P: Synergistic activity of cosecreted natural products from amoebae-associated bacteria. Proc Natl Acad Sci U S A., DOI: 10.1073/pnas.1721790115

* A. Burchardt: Friedrich-Schiller-Universität Jena, 07743 Jena

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