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Verborgene Erreger Versteckspiel im Körper: wie Bakterien Antibiotika entkommen

Von Angelika Jacobs*

Antibiotika sind kein Garant für Erfolg: Selbst wenn die Krankheit scheinbar beseitigt ist, kommt es in seltenen Fällen wenig später zum Rückfall. Schuld sind „versteckte“ Bakterien, die sich der Behandlung entziehen. Wie man diese verborgenen Erreger beseitigen kann, hat ein Team der Uni Basel untersucht.

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Salmonellen überdauern die Antibiotika-Therapie in der weißen Pulpa (im Bild rot) der Milz.
Salmonellen überdauern die Antibiotika-Therapie in der weißen Pulpa (im Bild rot) der Milz.
(Bild: Biozentrum, Universität Basel)

Basel/Schweiz – Infektionen wie Tuberkulose oder Typhus werden von Bakterien ausgelöst und lassen sich i. d. R. gut mit Antibiotika behandeln – jedenfalls solange die Bakterien nicht resistent sind. Allerdings gelingt es nicht immer, die Bakterien vollständig abzutöten. In einigen Fällen überleben ein paar Bakterien. Die Folge ist, dass die Krankheit später erneut aufflammt und die Patienten einen Rückfall erleiden. Wissenschaftler versuchen schon lange herauszufinden, warum es nicht gelingt, alle Bakterien mit Antibiotika abzutöten.

Die Forschungsgruppe von Prof. Dr. Dirk Bumann vom Biozentrum der Universität Basel hat nun gezeigt, dass es nicht – wie man vermuten könnte – an ruhenden und deshalb unempfindlichen Keimen liegt. Vielmehr verstecken sich manche Erreger. So gibt es im Gewebe spezielle Bereiche, in denen etwa Typhus-auslösende Salmonellen halbwegs unbehelligt von der körpereigenen Immunabwehr überdauern können.

Scheibchenweise durchs Gewebe

Da nur wenige Bakterien die Antibiotika-Behandlung überleben, ist das Aufspüren derselben eine besondere Herausforderung, wie Bumann beschreibt: „Für uns ist es ein bisschen wie die Nadel im Heuhaufen suchen, wenn man diese überlebenden Salmonellen im Gewebe aufspüren und untersuchen möchte.“

Nach der Gabe von Antibiotika überlebt nur circa jede hundertste Bakterie.

Prof. Dr. Dirk Bumann, Gruppenleiter am Biozentrum der Universität Basel

Um diese Sisyphusarbeit zu leisten, bedienten sich die Forscher der so genannten seriellen Zweiphotonen-Tomographie, die man normalerweise in der Neurobiologie verwendet, um feinste Nervenfasern im Gehirn aufzuspüren. Das Gerät fotografiert die Oberfläche eines Gewebes. Danach wird die oberste Schicht weggeschnitten und die neue Oberfläche erneut gescannt. So arbeitet sich das Gerät scheibchenweise durch das gesamte Gewebe. Am Ende erhalten die Forscher so ein detailliertes räumliches Bild, das ihnen anzeigt, wo sich die wenigen überlebenden Bakterien befinden.

Überlebensstation Milz

Für ihre Untersuchungen haben sich die Wissenschaftler die Milz von infizierten Mäusen genauer angeschaut. Die meisten Salmonellen in der Milz leben in der so genannten roten Pulpa, der Recyclingstation für die roten Blutkörperchen. „Hier werden sie bei Antibiotikagabe praktisch vollständig eliminiert“, sagt Jiagui Li, einer der drei Erstautoren der Studie.

Einige Salmonellen leben auch in einem anderen Milzbereich, der weißen Pulpa, in der Immunreaktionen gestartet werden. In dieser Region sind die Antibiotika kaum wirksam, und so wird die weiße Pulpa zur Überlebensstation für die Salmonellen. „Man könnte es fast als ironisch bezeichnen, dass sich die Krankheitserreger genau dort im Körper verstecken, wo sie eigentlich als Täter entlarvt und eine wirksame Abwehr gegen sie aufgebaut werden sollen“, sagt Bumann.

Zusammenarbeit mit Immunzellen gefragt

Doch warum überleben die Bakterien ausgerechnet hier? Die Forscher fanden die Erklärung darin, dass das Antibiotikum allein es nicht schafft, alle Salmonellen im Gewebe zu beseitigen, sondern dafür die Hilfe des körpereigenen Immunsystems braucht. Besonders so genannte Neutrophile, weiße Blutkörperchen, die Bakterien wirksam bekämpfen, sind dafür wichtig. Diese Zellen müssen lange genug mit dem Antibiotikum zusammenwirken, bis alle Bakterien abgetötet sind. In der weißen Pulpa befinden sich jedoch nur wenige Neutrophile, und ihre Zahl nimmt während der Behandlung drastisch ab. Mit der ausbleibenden Hilfe der Körperabwehr kann das Antibiotikum allein die Salmonellen nicht beseitigen.

Um dieser Situation Abhilfe zu verschaffen, hat das Forschungsteam ausprobiert, die körpereigene Abwehr zeitgleich zur Antibiotikagabe mit einer Immuntherapie zu stärken. „Dieser Ansatz kann helfen, eine hohe Dichte von Neutrophilen über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten“, erklärt Bumann. Tatsächlich gelang es so, die Bakterien wirksamer zu bekämpfen. Auf dieser Grundlage ließen sich womöglich neue Wege finden, Rückfälle bei bakteriellen Infektionen zu verhindern.

Originalpublikation: Jiagui Li, Beatrice Claudi, Joseph Fanous, Natalia Chicherova, Francesca Romana Cianfanelli, Robert A. A. Campbell, Dirk Bumann: Tissue compartmentalization enables Salmonella persistence during chemotherapy, PNAS (2021); DOI: 10.1073/pnas.2113951118

* A. Jacobs, Universität Basel, 4001 Basel/Schweiz

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