Das Bakterium Acinetobacter baumannii ist ein äußerst gefährlicher Krankheitserreger, der unter anderem in Krankenhäusern vorkommt. Viele der Bakterienstämme sind gegen verschiedene Klassen von Antibiotika resistent. Infektionen mit Acinetobacter baumannii wurden erstmals während des Irak-Krieges in größerem Ausmaß beobachtet und haben seitdem weltweit rasant zugenommen.
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat Acinetobacter baumannii an die Spitze der Liste der Bakterien gesetzt, für die dringend neue Medikamente benötigt werden. Die gefährliche Verbreitung von Acinetobacter baumannii ist jedoch nicht nur auf Antibiotikaresistenzen zurückzuführen, sondern auch auf seine enorme Anpassungsfähigkeit: Es gedeiht auch unter rauen Bedingungen wie Austrocknung und hohem Salzgehalt und ist daher in der Lage, verschiedene Ökosysteme im menschlichen Körper zu besiedeln, z die Blase, die Hautoberfläche und die Lunge.
Die Forschergruppe (FOR) 2251 der Deutschen Forschungsgemeinschaft, deren Sprecher Professor Volker Müller von der Goethe-Universität Frankfurt ist, untersucht seit 2017 die molekularen Grundlagen dieser Anpassungsstrategien.
Das Forscherteam um Professor Beate Averhoff und Professor Volker Müller, die beiden FOR 2251-Teilprojektleiter, hat nun einen bisher unbekannten Anpassungsmechanismus bei Acinetobacter entdeckt. Wenn die Lebensbedingungen unwirtlich werden, verfallen viele Bakterien in einen fast todähnlichen Ruhezustand: Sie entwickeln Dauerformen ohne Stoffwechselaktivität. Diese werden als Sporen bezeichnet.
Wie das Forschungsteam jedoch herausfand, kann Acinetobacter baumannii alternativ spezielle Zellen bilden, die sich in einer Art Tiefschlaf befinden. Obwohl diese Zellen noch Lebens- und Atemzeichen aufweisen, ist eine Kultivierung auf Nährmedien in Petrischalen nicht mehr möglich. „Diesen Zustand kennen wir zum Beispiel von Cholera-Bakterien; man nennt ihn den viable but non-culturable (VBNC)-Zustand“, erklärt Müller.
Patricia König, die Erstautorin der Studie, die kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht wurde mBio, berichtet, dass die Bakterien in diesem Zustand lange überleben können. „Wir halten die Bakterien nun seit elf Monaten im VBNC-Tiefschlaf und prüfen regelmäßig, ob wir sie noch aufwecken können. Die Studie läuft noch und ein Ende ist nicht in Sicht.“
Den VBNC-Zustand konnten die Forscher bei den Acinetobacter-Bakterien durch Erhöhung des Salzgehalts des Kulturmediums, aber auch – zeitverzögert – durch Kühlschrank- (4 °C) und Fiebertemperaturen (42 °C), Austrocknung usw. auslösen Sauerstoff entfernen. In allen Fällen gelang es, die Bakterien nach zwei Tagen „Reha“ im Shaker bei optimaler Nährstoff- und Sauerstoffversorgung „wieder aufzuwecken“.
Das Problem besteht darin, dass der Nachweis von Bakterien durch Kultivierung auf Nährmedien sowohl in der Medizin als auch in der Lebensmittelkontrolle immer noch der Goldstandard ist.
Beate Averhoff erklärt: „Stellen Sie sich Folgendes vor: Ein Patient mit einer Acinetobacter baumannii-Infektion wird mit Antibiotika behandelt und nach sieben Tagen wachsen keine Acinetobacter-Bakterien mehr auf den Petrischalen. Arzt und Patient gehen davon aus, dass das Bakterium verschwunden ist, aber das ist tatsächlich so.“ „Ich schlafe einfach in den Ecken und Winkeln des Körpers und warte darauf, bei der nächsten, besseren Gelegenheit wieder aufzuwachen, vermehre mich und löse erneut Symptome beim Patienten aus. Das ist äußerst gefährlich, insbesondere bei multiresistenten Bakterien.“
Patricia König sagt: „Wir hoffen, dass wir damit dazu beitragen können, wirksamere Behandlungskonzepte gegen Acinetobacter baumannii zu entwickeln. Vor allem müssen wir neben der Petrischale auch empfindlichere Methoden zum Nachweis einsetzen, etwa die PCR kann auch zum Erkennen von VBNC-Zellen verwendet werden.“
Aus therapeutischer Sicht könnten die Proteine, die beim Übergang in den Schlafzustand eine wichtige Rolle zu spielen scheinen, neue Eintrittspunkte darstellen. Das Forschungsteam hat bereits mehrere solcher Proteine identifiziert. König sagt: „Wir müssen lernen, die Rolle dieser Proteine zu verstehen. Dies wird die Grundlage für die Entwicklung von Hemmstoffen gegen sie bilden, die zusammen mit Antibiotika verabreicht werden können, um zu verhindern, dass die Bakterien in einen gefährlichen Dornröschenschlaf fallen.“
Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Tagebuch mBio.
Mehr Informationen:
Patricia König et al., Der VBNC-Staat: eine grundlegende Überlebensstrategie von Acinetobacter baumannii, mBio (2023). DOI: 10.1128/mbio.02139-23