Bakterien passen sich auf natürliche Weise an verschiedene Umweltreize an, und wenn sie mutieren, können diese Veränderungen sie resistent gegen Medikamente machen, die ihr Wachstum töten oder verlangsamen würden.
In einem kürzlich veröffentlichten Artikel in PLoS-Genetik, deckt der Mikrobiologe Dr. Salvador Almagro-Moreno vom UCF College of Medicine die evolutionären Ursprünge der antimikrobiellen Resistenz (AMR) bei Bakterien auf. Seine Studien über das Cholerabakterium Vibrio cholerae geben Aufschluss darüber, welche Bedingungen eintreten müssen, damit Infektionserreger resistent werden.
„Wie AMR in Bakterienpopulationen auftritt und die Wege, die zu diesen neuen Merkmalen führen, sind noch immer kaum verstanden“, sagte er. „Dies stellt eine große Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar, da die Resistenz gegen antimikrobielle Mittel zunimmt.“
Dr. Almagro-Moreno untersuchte genetische Varianten eines Proteins namens OmpU, das in Bakterienmembranen vorkommt. Mithilfe computergestützter und molekularer Ansätze fand sein Team heraus, dass mehrere OmpU-Mutationen in den Cholerabakterien zu einer Resistenz gegen zahlreiche antimikrobielle Wirkstoffe führten.
Diese Resistenz umfasste antimikrobielle Peptide, die im menschlichen Darm als Abwehr dienen. Die Forscher fanden heraus, dass andere OmpU-Varianten diese Eigenschaften nicht aufweisen, was das Protein zu einem idealen System macht, um die spezifischen Prozesse zu entschlüsseln, die einige Bakterien resistent gegen Antibiotika machen.
Durch den Vergleich resistenter und antibiotikaempfindlicher Varianten konnten die Forscher spezifische Teile von OmpU identifizieren, die mit der Entstehung von Antibiotikaresistenzen in Verbindung stehen. Sie entdeckten auch, dass das genetische Material, das diese Varianten codiert, zusammen mit den damit verbundenen Merkmalen zwischen Bakterienzellen weitergegeben werden kann, was das Risiko der Verbreitung von AMR in Populationen erhöht, die unter Antibiotikadruck stehen.
Durch das Verständnis, wie Mutationen entstehen, können Forscher Therapeutika zur Bekämpfung resistenter Infektionen besser verstehen und entwickeln. Dr. Almagro-Moreno betrachtet auch Umweltfaktoren wie Verschmutzung und Erwärmung der Ozeane als mögliche Ursachen für resistente Bakterien. „Wir untersuchen die genetische Vielfalt von Umweltpopulationen, einschließlich Isolaten an der Küste Floridas, um einen neuen Ansatz zu entwickeln, um zu verstehen, wie sich antimikrobielle Resistenz entwickelt“, erklärte er.
Das Verständnis der Bakterien, die Cholera verursachen, eine akute Durchfallerkrankung, die mit infiziertem Wasser und Lebensmitteln in Verbindung gebracht wird, hat globale Auswirkungen. Die Krankheit erkrankt weltweit bis zu 4 Millionen Menschen und schwere Fälle können innerhalb von Stunden zum Tod führen.
Mehr Informationen:
Trudy-Ann Grant et al, Allelische Diversität deckt Proteindomänen auf, die zur Entstehung von Antibiotikaresistenzen beitragen, PLOS-Genetik (2023). DOI: 10.1371/journal.pgen.1010490