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Wissenschaftler entdecken neuen Mechanismus für die Antibiotika-Resistenz

2013-06-01 6
   
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résuméEin Snapshot-Image einer Mikrokolonie von M. smegmatis Bakterien, die den Bakterien ähnlich ist, die Tuberkulose verursachen. Bildnachweis: Mit freundlicher Genehmigung von Yuichi Wakamoto, Neeraj Dhar, John D. McKinney Eine der größten Gefahren für
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Wissenschaftler entdecken neuen Mechanismus für die Antibiotika-Resistenz




Ein Snapshot-Image einer Mikrokolonie von M. smegmatis Bakterien, die den Bakterien ähnlich ist, die Tuberkulose verursachen.

Bildnachweis: Mit freundlicher Genehmigung von Yuichi Wakamoto, Neeraj Dhar, John D. McKinney


Eine der größten Gefahren für die öffentliche Gesundheit in der Dritten Welt ist Stämme von Tuberkulose-Bakterien, die gegen Antibiotika und andere traditionelle Medikamente resistent geworden sind.

Jetzt haben Wissenschaftler in Japan und der Schweiz haben eine bisher unbekannte Methode ein bestimmtes Bakterium verwendet wurde Zeuge der besten Waffen im medizinischen Rüstkammer zu entziehen. Die Entdeckung, machte in einem Bakterium, ähnlich dem, der TB verursacht, könnte möglicherweise zu einer effektiveren Medikamenten führen.

Berichtet in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Science , wirft der Befund auch Zweifel an der herkömmlichen Erklärung, wie Bakterien Resistenzen gegen Medikamente zu entwickeln.

Herstellung Medikamente, die effektiver gegen Tuberkulose sind, ist keine Nebensache. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation gibt es Teile der Welt, wo ein Viertel aller TB-Patienten eine Arzneimittel-resistente Form der Krankheit, die multiresistente Tuberkulose oder MDR-TB genannt. WHO berichtet, dass 440.000 Menschen im Jahr 2008 weltweit MDR-TB hatte und ein Drittel von ihnen nicht überleben. Die Hälfte der Fälle sind in Indien und China. Es ist eine extreme Version, XDR-TB, das ist noch schlimmer.

MDR-TB ist weniger ein Problem in der entwickelten Welt, aber die Behandlung ist immer noch schwierig und teuer.

Die meisten Antibiotika angreifen Bakterienzellen, wie sie teilen, sie zu verhindern, dass den Aufbau Zellwänden. Eine weit verbreitete Theorie der Antibiotika-Resistenz ist, dass Bakterien einige Zellen enthalten, die persister Zellen nicht teilen, genannt. Da sie nicht teilen, werden sie nicht durch Medikamente beeinflusst die Zellteilung angreifen. Die persister Zellen blieben hartnäckig davon unberührt.

Die Forscher an der Universität von Tokio und der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne, denke, das ist nicht, was geschieht.

Mit Hilfe rief ein Cousin von TB-Bakterium Mycobacterium smegmatis häufig in Laboratorien verwendet, weil es sicherer ist als eine tatsächliche TB-Bakterium verwenden, testeten sie eine TB Medizin Front-Line genannt Isoniazid. Die Arbeit in einem Labor in der Schweiz, fanden sie einen ganz anderen Mechanismus in der Persistenz beteiligt.

Isoniazid ist ein "Prodrug", was bedeutet er nichts tun, bis es mit Chemikalien in der Bakterienzelle in Wechselwirkung tritt. Wenn das Arzneimittel ein Enzym durch die Zelle, bekannt als KatG hergestellt trifft, wird Isoniazid schaltet.

Persistenz hatte nichts mit der Zellteilung oder die Wachstumsraten der Zelle zu tun, fanden die Forscher. Die Zellen KatG in zufälliger Impulse erzeugt. Das Medikament hat nicht funktioniert zwischen den Impulsen, und die Zellen, die nicht KatG produzierten überlebt.

"Pulsing ist eine seltene und kurzlebige Erscheinung, und die meisten Zellen gehen von der Geburt bis zum nächsten Teilung ohne Pulsieren", sagte der Schweizer Instituts John McKinney, einer der führenden Autoren.

Vermutlich wenn das Arzneimittel lange genug vorhanden wäre, würde es alle Zellen sich in einem Puls von KatG fangen und die Infektion zu beenden.

"Aber denken Sie daran, eine der unerwarteten Ergebnisse in unserer Studie ist, dass [persister] Zellen zu wachsen und sich teilen in Gegenwart von Antibiotika weiter, die kontinuierlich die Bevölkerung auffüllt", sagte McKinney. Jene Zellen, die würden mutieren Widerstand überleben, sagte er.

Bisher sagte McKinney, hat das Team nicht ein Muster in der pulsierenden gefunden. Es scheint völlig zufällig.

Die derzeitige Behandlung für nicht-resistenten TB ist ein Regime von vier Antibiotika täglich für vier bis sechs Monate in Anspruch genommen, nach David Dowdy, Assistant Professor an der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health. Die Behandlung ist teuer, weil Krankenschwestern der Patient das Medikament nimmt regelmäßig, um sicherzustellen, entweder mit einem Heim oder Büro besuchen.

Die Behandlung für resistente Tuberkulose "ist länger, teuer und giftig", sagte Dowdy. Es kann 21 Monate dauern und eine tägliche Injektion für die ersten sechs bis acht Monate erfordern.

"Viele Leute es nicht tolerieren kann", sagte Dowdy. "Nicht nur sind die Medikamente unangenehm, aber [sie] wichtig Toxizitäten haben."

Die Heilungsrate für nicht-resistenten TB ist etwa 90 Prozent, sagte er. Die Heilungsrate für Menschen mit resistenten TB - wenn sie ihre Medizin nehmen - ist rund 70 Prozent.

Ob der gleiche Mechanismus der Swiss-japanische Team gefunden arbeitet mit anderen Arten von Bakterien unmöglich ist noch zu sagen, sagte McKinney,

"Ich würde nicht eine Vermutung Gefahr", sagte McKinney. "Lange Zeit hat sich die Persistenz Feld durch zurückgehalten, die Ergebnisse von einem System zum anderen Systemen über Extrapolation und ich würde lieber nicht mit dem Wirrwarr beitragen."

Dowdy sagte der Forschung nützlich zu wissen, weil es den Cocktail von Antibiotika TB-Patienten nehmen müssen helfen könnten verbessern.

Das Problem, sagte er, ist, dass es gegen die Antibiotika jetzt zur Verfügung, so wenige Alternativen gibt.

"In Zukunft könnten wir in der Lage sein, bessere Entscheidungen zu treffen", sagte Dowdy.

Joel Shurkin ist ein freier Schriftsteller in Baltimore. Er ist der Autor von neun Bücher über Wissenschaft und die Geschichte der Wissenschaft und hat Wissenschaftsjournalismus an der Stanford University, UC Santa Cruz und der University of Alaska Fairbanks gelehrt.

Innerhalb Science News - Service wird von der American Institute of Physics unterstützt.

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