Staphylokokkeninfektionen stellen eine tödliche Bedrohung in Krankenhäusern dar, wo das Bakterium Staphylococcus aureus von der Haut oder den Nasengängen in offene Wunden und möglicherweise in den Blutkreislauf übertragen werden kann. Die Centers for Disease Control and Prevention berichteten, dass allein im Jahr 2017 fast 20.000 Amerikaner an Staphylokokken-Infektionen starben. Antibiotikaresistente Stämme von S. aureus, einschließlich des berüchtigten MRSA, stellen eine besonders ernste Bedrohung für Patienten dar.
Aus mehreren Gründen untersuchen Forscher die Virulenz und Antibiotikaresistenz von S. aureus typischerweise in vitro: außerhalb des menschlichen Körpers, in sogenannten Kulturmedien, die das Wachstum von Mikroorganismen fördern. Ein Teil dieser Forschung hat untersucht, wie menschliches Serum – der Anteil des Blutplasmas ohne Gerinnungsmittel – die Virulenz von S. aureus beeinflusst. Weit weniger hat untersucht, wie Serum das Überleben und den Stoffwechsel des Bakteriums beeinflusst, wobei letzterer jeden Aspekt seines Lebenszyklus prägt.
In einer kürzlich veröffentlichten Studie in Zeitschrift für Proteomforschung, Greg Somerville aus Nebraska, Robert Powers und Kollegen analysierten zwei Stämme von S. aureus: einen anfällig für das als Daptomycin bekannte Antibiotikum, den anderen dagegen resistent. Die Forscher kultivierten jeden Stamm in einem Wachstumsmedium, das zu 55 % aus Serum bestand – dem ungefähren Prozentsatz, der in menschlichem Blut vorkommt –, bevor sie metabolische Veränderungen und die Empfindlichkeit gegenüber Daptomycin bewerteten.
Beide Stämme waren weniger anfällig für Daptomycin, wenn sie in serumreichem Medium kultiviert wurden, was darauf hindeutet, dass das Serum die Wirksamkeit des Antibiotikums verringert. Das Bakterium reduzierte auch seine Synthese mehrerer Aminosäuren, verstärkte seine Fermentation anderer Säuren und modifizierte seine Produktion einer Verbindung, die für die Salztoleranz wichtig ist.
Die Schwierigkeit, neue, wirksame Antibiotika zu entdecken, hat sich zu einer weltweiten Gesundheitskrise entwickelt. Die Einarbeitung von Serum in Wachstumsmedien, um das Milieu des Blutkreislaufs besser nachzuahmen, und die Berücksichtigung der bakteriellen Reaktionen auf dieses Milieu könnten die Chancen verbessern, lebensfähige Kandidaten zu entdecken, sagten die Forscher.
Greg A. Somerville et al, Human Serum verändert den Metabolismus und die Antibiotika-Empfindlichkeit von Staphylococcus aureus, Zeitschrift für Proteomforschung (2022). DOI: 10.1021/acs.jproteome.2c00073