Antibiotikaresistente Bakterien stellen eine der größten Bedrohungen für die globale öffentliche Gesundheit dar. Im Jahr 2019 übertrafen die Todesfälle durch antibiotikaresistente Bakterien die Todesfälle durch HIV und Malaria. Angesichts des Mangels an Innovationen bei der Entdeckung neuer Antibiotika ist es entscheidend, die Mechanismen zu bestimmen, durch die Bakterien bestehende Antibiotika tolerieren, damit wir ihre Wirksamkeit verbessern können.
Eine Art, wie Bakterien Antibiotika tolerieren können, ist der Inokulum-Effekt. Grundsätzlich gilt: Je höher die Bakteriendichte bei einer Infektion, desto mehr Antibiotika sind zur Behandlung der Infektion erforderlich. Während der Inokulum-Effekt für fast alle bekannten Antibiotika beobachtet und seit den 1960er Jahren dokumentiert wurde, wurde bis jetzt kein gemeinsamer Mechanismus gefunden, um den Inokulum-Effekt für mehrere Antibiotika zu erklären.
Wissenschaftler haben kürzlich entdeckt, dass Wechselwirkungen zwischen der Geschwindigkeit des Bakterienwachstums und der Menge an Energie (oder Stoffwechsel), die Bakterien haben, den Inokulum-Effekt für mehrere Antibiotika und Bakterienarten erklären können. Diese neue Forschung zeigt auch, dass die Versorgung der Bakterien mit verschiedenen Nährstoffen, die die Wachstumsrate und das Energieniveau verändern, den Inokulum-Effekt eliminieren kann.
Die Forschungsarbeit wurde gerade in veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte.
„Unsere Entdeckung ist der erste Schritt zur Entdeckung neuer Antibiotika, die zur erfolgreichen Behandlung sehr schwieriger Infektionen mit hoher Bakteriendichte eingesetzt werden können“, sagte Robert P. Smith, Ph.D., außerordentlicher Professor und Forschungswissenschaftler am Cell Therapy Institute der Nova Southeastern University (NSU) Dr. Kiran Patel College für allopathische Medizin (NSU MD). „Wir hoffen, dass unsere Arbeit letztendlich Leben retten wird, wenn wir mit der wachsenden Bedrohung durch antibiotikaresistente Bakterien fertig werden.“
Diese Forschung hat das Potenzial, die Menge der in der Klinik verwendeten Antibiotika zu reduzieren, und kann den Weg für die Entdeckung neuer Antibiotika ebnen, die die Wachstumsrate und das Energieniveau von Bakterien verändern.
Die Forschung wurde von Gabriela Diaz Tang und Estefania Marin Meneses geleitet, die beide Doktoranden an der NSU sind. An der Arbeit waren auch Christopher Blanar, Ph.D., von der NSU, Dr. Allison J. Lopatkin vom Barnard College der Columbia University und mehrere Doktoranden und Studenten der NSU beteiligt.
Mehr Informationen:
Gabriela Diaz-Tang et al, Wachstumsproduktivität als Determinante der Inokulumwirkung für bakterizide Antibiotika, Wissenschaftliche Fortschritte (2022). DOI: 10.1126/sciadv.add0924