Die Entwicklung neuer alternativer Therapien für Antibiotika wird aufgrund der zunehmenden Verbreitung des Phänomens der Antibiotikaresistenz immer notwendiger.
Antibiotika-Resistenz
Antibiotikaresistenz ist ein Phänomen, bei dem Bakterien unempfindlich - also resistent - gegen Antibiotikatherapie werden.
Daher kann das Medikament das Wachstum der Bakterien, die für die zu behandelnde Infektion verantwortlich sind, nicht mehr töten oder hemmen.
Es gibt zwei Arten von Antibiotikaresistenzen:
- Eigenresistenz, dh die Resistenz, die bereits vor der Einnahme des Arzneimittels in den Bakterien vorhanden ist;
- Erworbene oder induzierte Resistenz, dh die Resistenz, die sich in Bakterien erst nach Einnahme des Antibiotikums entwickelt.
Seit der Entdeckung der ersten Antibiotika sind diese Medikamente weit verbreitet, wenn auch nicht immer richtig.
In der Tat haben der Missbrauch und der Missbrauch von Antibiotika - insbesondere in den letzten Jahren - die Entwicklung einer erworbenen Resistenz durch Bakterien begünstigt; Infolgedessen favorisierten sie die Auswahl neuer resistenter Bakterienstämme.
Der Einsatz von Antibiotika, auch wenn dies nicht notwendig ist, oder die Nichteinhaltung der vom Arzt festgelegten Dosierung und Dauer der Therapie sind einige der Fehlverhalten, die die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen begünstigt haben und leider auch heute noch begünstigen.
Aus diesen Gründen liegt der Forschungsschwerpunkt auf neuen Therapiestrategien, die eine sinnvolle Alternative zur Antibiotikatherapie darstellen können, in der Hoffnung, neue Behandlungen zu finden, die bei der Bekämpfung von Infektionen gleichermaßen wirksam sind, die Resistenzentwicklung nicht begünstigen und weniger induzieren Nebenwirkungen.
Bakteriophagen-Therapie
Bakteriophagen (oder Phagen) sind Viren, die Bakterienzellen infizieren können, jedoch keine menschlichen Zellen.
Genauer gesagt, greifen Bakteriophagen Bakterien an, indem sie ihnen ihr genetisches Material injizieren, damit sie sich vermehren können. In der Tat ist das Virus nicht in der Lage, sich unabhängig zu replizieren, und dazu muss es andere Zellen, in diesem Fall Bakterienzellen, ausnutzen.
Die Bakteriophagen vermehren sich daher innerhalb des Bakteriums, bis sie Lyse und folglich Tod verursachen.
Entdeckung von Bakteriophagen
1896 stellte der britische Bakteriologe Ernest Hankin fest, dass die Gewässer des Ganges und des Jumna in Indien antibakterielle Eigenschaften besaßen, die das Auftreten von Cholera und Ruhr in Gebieten in der Nähe der beiden Flüsse verringert hatten.
Hankin vermutete, dass diese antibakteriellen Eigenschaften einer unbekannten Substanz zuzuschreiben sind, die über die Porzellanfilter, die zum Filtern des Flusswassers verwendet werden, hinausgeht, sich jedoch bei hohen Temperaturen verschlechtern kann (thermolabil).
In späteren Jahren beobachteten andere Bakteriologen ähnliche Phänomene, aber keiner von ihnen förderte das Thema.
Fast zwanzig Jahre nach Hankins ersten Beobachtungen beobachtete ein englischer Bakteriologe namens Frederick Twort ein ähnliches Phänomen wie das von Hankin beschriebene und vermutete, dass die "unbekannte Substanz" mit antibakterieller Aktivität ein Virus sein könnte. Aufgrund fehlender Mittel konnte Twort seine Forschungen auf diesem Gebiet jedoch nicht fortsetzen.
Es dauerte nur zwei Jahre, bis der französisch-kanadische Mikrobiologe Felix d'Herelle Anfang des 20. Jahrhunderts die Existenz von Bakteriophagen entdeckte oder vielmehr wieder entdeckte.
Kurz nach seiner Entdeckung unternahm d'Herelle den ersten Versuch, eine auf Bakteriophagen basierende Therapie zur Behandlung von Ruhr einzuführen. Dieser Versuch war erfolgreich.
Danach wurde die Bakteriophagen-Therapie auch auf die Behandlung anderer Infektionen getestet und auch in diesen Fällen wurden positive Ergebnisse erzielt.
Mit dem Aufkommen von Antibiotika wurde jedoch der Einsatz von Bakteriophagen im Westen zugunsten des Einsatzes der neu entdeckten Medikamente eingestellt.
In Osteuropa hingegen hat sich die Bakteriophagentherapie weiterentwickelt und wird bis heute angewendet.
Die Wiederentdeckung der Bakteriophagen-Therapie
Die Bakteriophagen-Therapie, die im Westen mit dem Aufkommen von Antibiotika aufgegeben wurde, stößt aufgrund des stetig zunehmenden Phänomens der Antibiotikaresistenz erneut auf großes Interesse.
Bakteriophagen gelten als natürliche Feinde von Bakterien und haben Vorteile gegenüber Antibiotika:
- Sie sind hochspezifisch, da jeder Bakteriophage für eine bestimmte Bakterienart oder sogar für bestimmte Bakterienstämme selektiv ist. Diese Eigenschaft ist sehr wichtig, da auf diese Weise die für die Infektion verantwortlichen Bakterien das einzige Ziel der Therapie sind und wir nicht die Abtötung der Mikroben beobachten, die die menschliche Bakterienflora ausmachen, wie dies bei den gängigen Antibiotika häufig der Fall ist. All dies führt zu einer Verringerung der Nebenwirkungen, die durch viele Antibiotika, wie zum Beispiel Durchfall, verursacht werden.
- Durch die Lyse von Bakterien stimulieren Bakteriophagen indirekt das Immunsystem. Tatsächlich werden bei der bakteriellen Lyse Zellfragmente erzeugt, die von den Zellen unseres Immunsystems erkannt werden. Dieses Phänomen ermöglicht somit die Aktivierung aller Abwehrmechanismen, die natürlicherweise im menschlichen Körper vorhanden sind.
- Es kann vorkommen, dass die Bakterien auch gegen Bakteriophagen eine Resistenz entwickeln. In diesem Fall können die Phagen jedoch in kurzer Zeit einen neuen Stamm entwickeln, der die Bakterien erneut angreifen kann.
- Wenn die für die Infektion verantwortlichen Bakterien eliminiert werden, verschwinden auch die Bakteriophagen.
- Sie sind billig, da Bakteriophagen in der Natur leicht verfügbar sind.
Trotz ihrer wichtigen Vorteile können Bakteriophagen jedoch auch einige Nachteile haben:
- Da Bakteriophagen für bestimmte Arten von Bakterien hochspezifisch sind, muss das zur Behandlung bestimmter Infektionen durchgeführte Präparat auf Phagenbasis für jeden einzelnen Patienten individuell angepasst werden. Es ist daher erforderlich, genau zu bestimmen, welche Bakterien für die Infektion verantwortlich sind. Dies kann zu Problemen führen, insbesondere wenn der Patient in Lebensgefahr ist und keine Zeit bleibt, geeignete Tests durchzuführen, um die Bakterien zu identifizieren, die die Infektion auslösen.
- Bakterientoxine, die für den Körper schädlich sein können, können in demselben Phagenpräparat enthalten sein.
- Der Transfer von Bakteriengenen zwischen Viren kann auftreten.
- Nach der bakteriellen Lyse können übermäßige Mengen an Toxinen in den Körper freigesetzt werden, was zu einer Überstimulation des Immunsystems führt. Dies kann zu einem toxischen Schock führen.
In jedem Fall bleibt die Bakteriophagen-Therapie trotz der Nachteile eine gültige Alternative zur Antibiotika-Therapie.
Das wahrscheinlich größte Hindernis ist die Art der Entwicklung von Phagenpräparaten. Tatsächlich können diese Zubereitungen ausgehend von in der Natur vorkommenden Substanzen (wie beispielsweise Flusswasser) in relativ kurzer Zeit erhalten werden. Diese Zubereitungsmethoden entsprechen jedoch nicht den westlichen Standards für die Entwicklung und Verwendung neuer Arzneimittel.
In den Vereinigten Staaten hat die Food and Drug Administration (FDA) die Verwendung von Präparaten auf Bakteriophagenbasis zur Dekontamination von Tieren, Pflanzen und entsprechenden Derivaten für den menschlichen Verzehr genehmigt.
Quorum-Sensing-Inhibitoren
Die Quorum-Sensing-Inhibitor-Therapie stößt als mögliche Alternative zur Antibiotikatherapie auf großes Interesse.
Diese Art der Behandlung ist nicht in der Lage, Bakterien abzutöten, verhindert jedoch, dass sie den Körper schädigen.
Um den Wirkungsmechanismus dieser Behandlung besser zu verstehen, ist eine kurze Einführung in das Quorum-Sensing hilfreich.
Quorum-Sensing
Quorum-Sensing ist eine Form der Kommunikation, mit der Bakterien Informationen untereinander austauschen.
Um zu kommunizieren, verwenden Bakterien bestimmte chemische Verbindungen (sogenannte Selbstinduktoren), die Informationen über die Bakterienpopulation liefern, einschließlich Informationen über ihre Größe.
Wenn die Bakterienpopulation das Quorum erreicht hat (dessen wörtliche Bedeutung die minimale Anzahl von Mitgliedern ist, die für Managemententscheidungen unabdingbar und notwendig sind), fördern oder hemmen die Autoinduktoren die Transkription bestimmter Arten von Genen und regulieren die Aktivierung oder weniger als Stoffwechselwege.
Der Quorum-Sensing-Mechanismus wurde bei fast allen Arten von Bakterien (sowohl grampositiven als auch gramnegativen) festgestellt, auch bei solchen, die für den Menschen pathogen sind.
Die pathogenen Bakterien kommunizieren miteinander, um die Produktion von Schadstoffen zu regulieren oder Mechanismen zu aktivieren, die es ermöglichen, dass sie von den Zellen des Immunsystems des Wirtsorganismus nicht erkannt werden. Wieder andere Bakterien können durch Quorum-Sensing die Produktion von schädlichen Substanzen verzögern, bis die Bakterienkolonie solche Dimensionen erreicht hat, dass die Etablierung der Infektion durch Überwältigung des Immunsystems des Wirts sichergestellt ist.
Quorum-Sensing-Inhibitoren
Das Quorum-Sensing ist daher für die Kommunikation bestimmter pathogener Bakterien und für die Freisetzung der von ihnen produzierten Schadstoffe unerlässlich.
Die Blockierung dieser Form der bakteriellen Kommunikation könnte daher nützlich sein, um das Auftreten von bakteriellen Infektionen zu stoppen, die ansonsten schwerwiegende Pathologien verursachen könnten (wie zum Beispiel Cholera oder Infektionen mit Pseudomonas aeruginosa ).
Darüber hinaus scheint die Quorum-Sensing-Inhibitor-Therapie ein geringeres Risiko für die Entwicklung von Bakterienresistenzen im Vergleich zur Antibiotikatherapie aufzuweisen.
Studien an Tieren unter Verwendung von Quorum-Sensing-Inhibitoren zur Verhinderung des Auftretens von Staphylococcus- Infektionen haben zu positiven Ergebnissen geführt.
Daher wird die Forschung auf diesem Gebiet fortgesetzt, um neue Moleküle zu identifizieren, die die bakterielle Kommunikation und die daraus resultierenden Infektionen und Pathologien hemmen können.
