Der Aufstieg der Superkeime
Die Geschichte der Superkeime
Die Menschheit kämpft praktisch seit seinen ersten Schritten auf dieser Erde gegen bakterielle Infektionskrankheiten. Erst als Alexander Fleming 1928 mit der Entdeckung des Penicillins das Zeitalter der Antibiotika einläutete, gelang es nach und nach die weltweit häufigste Todesursache im Zaum zu halten. Heute sind wir so weit, dass das durchschnittliche Menschenleben alleine durch Antibiotika um ca. 10 Jahre verlängert wird. Klingt alles prima, nicht? Ja… Wäre da nicht dieses große “aber”.
Wir sind auf dem Weg diesen Vorsprung zu verspielen (verlinken)!
Die Natur der Bakterien
Um zu verstehen, wie Bakterien Resistenzen gegen unsere Medikamente entwickeln, müssen wir zuerst die Natur dieser Mikroben verstehen. Bakterien sind überall. Tatsächlich sind sie derart erfolgreich, dass es praktisch keinen denkbaren (oder undenkbaren) Ort gibt, an dem diese Organismen nicht vorkommen. Das Besondere an den Bakterien ist Ihre Teilungsfreudigkeit.
Haben sie einmal einen Ort gefunden, an dem Sie sich zu Hause fühlen, können sie sich unheimlich schnell vervielfältigen.
Aber das ist bei weitem nicht ihr einziges Talent. Besonders einzigartig ist ihre Fähigkeit Gene miteinander zu teilen.
Reden wir einen Moment über Gene. Gene definieren, wer wir sind – unsere Augenfarbe, unsere Körpergröße, unsere Haarfarbe… All diese Dinge werden (zumindest zu großen Teilen) von unseren Genen, die wir von unseren Eltern vererbt bekommen haben, bestimmt. Dasselbe gilt auch für unsere mikroskopisch kleinen Freunde. Bakterien besitzen Gene, die es ihnen erlauben in den abgefahrensten Orten zu überleben.
Und genau so können sie Gene besitzen, die sie resistent gegen ein Antibiotikum machen. Das Besondere ist aber, dass zwar wir Menschen unser Leben lang an unser genetisches Gerüst gebunden sind, Bakterien aber eine gewisse Variabilität besitzen und neue Gene in sich aufnehmen können.
Im Prinzip, ja.
Wie Superkeime entstehen
Wie kommen sie jetzt aber an diese wertvollen Gene? Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten.
1. Sie nehmen Gene aus ihrer Umwelt in sich auf. Das geschieht meist dann, wenn Bakterien in ihrer Nähe sterben und ihren Zellinhalt in die Umgebung freisetzen – es handelt sich also praktisch um Grabraub.
2. Sie werden mit einem Virus infiziert, der zuerst ein anderes Bakterium infiziert hat. Ja auch bei Bakterien gibt es so etwas wie die Grippe (siehe Blogartikel). Jedoch kann diese Infektion positive Effekte für ein Bakterium nach sich ziehen. Kurz gesagt injiziert ein Virus praktisch immer das in ihm vorhandene genetisches Material in die Wirtszelle. Unter Umständen hat dieser aber nach der Infektion des letzten Keims bakterielle Gene anstatt viraler in sich aufgenommen. Als Resultat infiziert das neue Virus das Bakterium nun nicht mit viralen Bestandteilen, sondern mit den Genen eines anderen Bakteriums. Diese Gene kann das Bakterium nun in seine DNA einbauen und zieht langfristig einen nutzen daraus.
4. Sie mutieren. Mutationen sind ja im Jahr 2021 in aller Munde weshalb es niemanden mehr verwundern sollte, dass auch andere Mikroorganismen dazu in der Lage sind zu mutieren. Tatsächlich passieren während der Zellteilung des Bakteriums viele Mutationen. Allerdings sind die allermeisten dieser genetischen Veränderungen eher kontraproduktiv. Die wenigen jedoch, die Vorteile gegenüber anderen Organismen bringen etablieren sich aus evolutiven Gründen und werden künftig bei der Zellteilung an die nächste Generation weitergegeben.
Wie Superkeime entstehen - unser Beitrag
Sind wir also geliefert? Nein – aber dazu müssen wir verstehen, wie ein jeder einzelne von uns dazu beiträgt, dass sich Antibiotika-Resistenzen ausbreiten.
Nehmen wir ein Beispiel aus dem Alltag wie es die meisten von uns sicherlich schon einmal erlebt haben. Man fühlt sich krank, sucht freiwillig (oder unfreiwillig) einen Arzt auf und bekommt eine Antibiotika-Therapie verschrieben. Und siehe da — es hilft. Bereits nach wenigen Tagen bessern sich die Symptome so weit, dass man sich eventuell dazu entschließt die Antibiotika-Therapie zu beenden, und zwar bevor der Arzt dies empfohlen hat. So weit, so gut. Aber blicken wir einmal in unser Inneres.
Zuallererst müssen wir verstehen, dass 1. es in und auf uns nur so von Bakterien wimmelt (alleine in unserem Darm machen es sich 100 Billionen Keime gemütlich – die meisten davon sind wohlgemerkt nützlich für uns) und 2. sich diese Mikroorganismengruppe immer dann teilt, wenn sich Ihnen die Gelegenheit bietet. Besonders eifrige Vertreter teilen sich alle 20 Minuten!
Durch unsere Antibiotika-Therapie haben wir in unserem Darm einmal ordentlich aufgeräumt. Zwar war das Ziel des Antibiotikums in erster Linie der Störenfried, der sich zwischen die nützlichen Keime eingeschlichen hat, aber das ist dem antibakteriellen Wirkstoff gelinde gesagt “wurscht”. Das Gute an der Therapie aber: wir haben vermutlich neben den ganzen Kollateralschäden den Großteil oder gar alle Eindringlinge beseitigt. Der Nachteil an der Sache, überlebt haben die Organismen, die entweder sehr viel Glück hatten oder die bereits eine Resistenz gegen das Antibiotikum besaßen. Das können wie gesagt völlig harmlose oder gar nützliche Bakterien sein – sie tragen nur eben ein Resistenzgen in sich. Der eine oder andere merkt vielleicht bereits worauf wir zusteuern. Unsere Darmbewohner inklusive ihrer Antibiotika-Resistenz haben kaum noch Konkurrenz um den Lebensraum und nutzen die Gunst der Stunde um sich massiv zu vervielfältigen und zu verbreiten. In unserem Darm wimmelt es nun also von dem Resistenzgen. Wenn man nun 1 und 1 zusammenzählt wird schnell klar, dass die Wahrscheinlichkeit, dass dieses Gen weitergegeben wird (z.B. an den nächsten unerwünschten Eindringling) deutlich gestiegen ist – besonders wenn man die einfachen Wege der Ausbreitung solcher Gene im Hinterkopf behält.
Was zunächst alles wie Science-Fiction klingen mag passiert täglich direkt vor unseren Augen. Ein unvorstellbar große Zahl an Mikroorganismen steht ständig im Austausch zueinander und kann sich über vergleichsweise einfache Wege weiterentwickeln. Auch Antibiotika-Resistenzen sind von dieser Entwicklung betroffen. Während es also aus wissenschaftlicher Sicht essenziell sein wird neue Mittel zu entdecken, um potenzielle Erreger von Infektionskrankheiten im Zaum zu halten, können und müssen wir alle unseren Beitrag dazu leisten, dass vorhandene Antibiotika ihre Wirksamkeit möglichst lange erhalten.
