Sisyphus im weißen Kittel - wissenschaft.de
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Sisyphus im weißen Kittel

Der Mensch kann den Kampf gegen Infektionskrankheiten nie gewinnen. Bei Pocken ist der finale Schlag gelungen, auch Polio und Masern scheinen besiegbar zu sein. Aber Dutzende von tödlichen Bakterien und Viren trotzen mit biologischen Tricks allen Anstrengungen, ihnen den Garaus zu machen.

Kamillentee, Zwieback, warme Wikkel. Der Arzt riet bei Maximilian, den Durchfall und Bauchschmerzen plagten, zu den bewährten Hausmitteln. Die Symptome des Vierjährigen ließen auf eine Magen-Darm-Grippe schließen. Aber eine Woche nach Beginn der Beschwerden wurde der Kleine nachts von Krämpfen geschüttelt, er erbrach grünen Schleim, sein Gesicht färbte sich gelb. Als Maximilian ins Krankenhaus kam, war es fast zu spät. Die Ärzte diagnostizierten lebensgefährliche Nierenschäden und eine angegriffene Leber.

Max litt an einem hämolytisch- urämischen Syndrom (HUS). So nennen die Ärzte die Zerstörung der roten Blutkörperchen in Verbindung mit einer Harnvergiftung, weil die Nieren versagen. Die Ursache von HUS sind an sich harmlosen Darmbakterien, die aber seit 1982 in einer tückischen Variante auftreten: den entero-hämorrhagischen Escherichia coli, kurz EHEC genannt. „Wir hatten noch Glück, denn unser Sohn kam rasch zur Blutwäsche. Das hat ihm wahrscheinlich das Leben gerettet“, meint die Mutter.

Nicht bei allen Kindern verläuft diese Infektion glimpflich. Etwa jedes zehnte mit HUS-Symptomen stirbt an den Folgen, und die Hälfte derer, die überleben, tragen schwere Schäden an Nieren und Nervensystem davon. Die Weltgesundheitsorganisation WHO zählt EHEC seit kurzem zu den gefährlichsten ansteckenden Krankheiten, die sich in Zukunft stärker ausbreiten werden.

Im Sommer letzten Jahres erkrankten innerhalb von vier Monaten 11000 Japaner, darunter viele Schulkinder, in Bayern sind im vergangenen Frühjahr und Sommer von 62 EHEC-infizierten Kindern 7 gestorben. Ein Expertenteam des Robert-Koch-Instituts für Infektionskrankheiten in Berlin machte eine Lieferung Teewurst als Quelle der mutierten Keime aus. Im November infizierten sich im schottischen Glasgow 200 Menschen an einer EHEC-verseuchten Fleischpastete, 10 starben.

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„Die Industrienationen sind gefährlich schläfrig geworden“ meint Prof. Dieter Bitter-Suermann, Leiter der Abteilung Mikrobiologie an der Medizinischen Hochschule Hannover: „Der falsche Glaube, mit Antibiotika seien wir gegen Bakterien jederzeit gerüstet, hat dazu geführt, daß das öffentliche Gesundheitssystem schwer gelitten hat.“ Defizite bei der Verhütung, Erkennung, Kontrolle und Bekämpfung von Infektionskrankheiten beklagt ein Dutzend medizinisch-mikrobiologischer Fachgesellschaften in einem Memorandum an das Bundesgesundheitsministerium.

Zwei Entwicklungen sind es, die inzwischen auch bei politisch Verantwortlichen die Alarmglocken haben läuten lassen: Zum einen treten weltweit neue Infektionskrankheiten auf (Ebola, Hanta), zum anderen widerstehen lange Zeit gut behandelbare Krankheitserreger zunehmend den Medikamenten, und als Folge davon tauchen alte Seuchen wieder auf: 1995 erkrankten 200000 Menschen an Cholera, 5000 starben, es gab 9 Millionen Tuberkulose-Kranke (12000 in Deutschland) und 3 Millionen Todesopfer weltweit, 6,4 Millionen Menschen litten an Lepra, die Zahl der Diphtherie-Kranken in Osteuropa stieg von 1700 im Jahr 1990 binnen fünf Jahren auf 50000.

Etwa 30 neue Viren und Bakterien wurden in den letzten 20 Jahren entdeckt (siehe Tabelle „Chronik der Killer“), darunter EHEC. Das mutierte Darmbazillus ist ein typisches Beispiel dafür, wie sich „alte“ Mikroben neue Eigenschaften zulegen. Dabei greifen sie auf den nahezu unerschöpflichen Gen-Pool gemeinsamer Verwandter zurück. In diesem Supermarkt der Gene gibt es praktisch alles: Vorräte an Erbsubstanz für zellzerstörende Proteine, Gene für erhöhte Widerstandskraft gegen Hitze, Kälte, Trockenheit oder UV-Strahlung, und natürlich Gene, die Resistenzen gegen Medikamente vermitteln – einzeln oder im Paket: Die Gene liegen oft zu mehreren auf ringförmigen Elementen (Plasmiden). Sie werden zwischen den Mikroben mittels einer Art Rohrpost ausgetauscht: schlauchartigen Auswüchsen ihrer Oberflächen, die die Zellen zeitweise miteinander verbinden.

Bei seiner Verwandlung vom harmlosen Darmbewohner zum Nieren-Terminator hat E. coli sich ein paar neue Gene von einem entfernten Verwandten besorgt, einem Durchfallerreger der Gattung Shigella. Das Shiga-Toxin gehört mit Botulinus- und Tetanus-Toxin zu den giftigsten Mikrobensubstanzen überhaupt. Es zerstört die Darm- und Nervenzellen sowie die Innenwände der Blutgefäße, vor allem in den Nieren.

Ins Arsenal von EHEC gehören Proteine, mit denen sich die Mikrobe wie eine Klette an die Zellen ihrer Opfer heftet, andere, die sie umweltbeständig machen, und schließlich solche, die weiße und rote Blutzellen zerstören (siehe untenstehender Artikel „Portrait eines Täters“). Bei ihrer Aufrüstung haben Mikroorganismen gegenüber so hoch differenzierten Lebewesen wie dem Menschen einen großen Vorteil: Sie können nach dem Motto „neues Spiel, neues Glück“ die Möglichkeiten eben erworbener, neu kombinierter oder durch Mutation veränderter Gene im Zwanzig-Minuten-Takt testen. So schnell werden aus einem Bakterium zwei. Homo sapiens braucht wenigstens 15 Jahre, um eine neue Generation in die Welt zu setzen.

Antibiotika verschaffen dem Menschen im Kampf mit den Bakterien immer nur eine Pause. Über kurz oder lang haben die Keime im Genpool ein Resistenz-Gen gefunden, oder das Prinzip „Versuch und Irrtum“ selektiert die überlebensfähigen unter den spontan mutierten Erregern. „Wir haben nur selten die Möglichkeit, ein Bakterium oder ein Virus auszurotten“, sagt Bitter-Suermann. „Wichtigste Voraussetzung ist, daß der Erreger nur im Menschen vorkommt.“ Sonst infiziert er sich im Umgang mit Tieren immer wieder neu.

Pocken, Polio und Masern sind solche Viren, die sich auf den Menschen beschränken. Die Pocken sind inzwischen besiegt, bei Polio steht man kurz davor: „Wenn in den Industrienationen weiterhin konsequent geimpft wird – in den ärmeren Ländern muß dies mit Unterstützung der reichen geschehen – könnte die Kinderlähmung in zehn Jahren ebenfalls ausgerottet sein“, hofft Bernhard Fleckenstein, Professor für Virologie an der Universität Erlangen.

Auch das Masern-Virus ist ein Kandidat auf der Schwarzen Liste der Infektionsmediziner. Es ruft gelegentlich Hirnhautentzündungen mit tödlichen Folgen oder schweren Hirnschäden hervor. In Entwicklungsländern infizieren sich 50 Millionen Menschen pro Jahr, Tausende sterben. 90 bis 95 Prozent der Kinder müßten geimpft sein, um die Masern aus der Welt zu schaffen, schätzen Experten.

Zu den Viren, die sich nie ausrotten lassen werden, gehören die Grippe-Erreger, die auch in Deutschland schon Tausende das Leben gekostet haben. Grippe-Viren kommen außer beim Menschen auch bei anderen Säugetieren vor – etwa bei Robben und Schweinen -, aber auch bei Vögeln. In denen erproben sie ständig neue Eigenschaften. Immer wieder gelangen neue Varianten von den Tieren in die Menschen, die dann neue Impfstoffe dagegen entwickeln müssen. Das Aids-Virus ist noch wandlungsfähiger, und es braucht dazu nicht einmal die Tiere als Bioreaktor: Es verändert sich unablässig, tauscht mit anderen Viren neue Erbinformationen aus und ist mit Impfstoffen bisher nicht dauerhaft in Schach zu halten.

Die Biologie steht also auf der Seite der Mikroben, aber einen Teil der Schuld daran, daß sie immer schneller resistent werden, trägt der Mensch selbst. Immer noch werden Antibiotika schnell und unkritisch gegen alle Wehwehchen eingesetzt, nicht nur beim Menschen, auch in der Tiermast. Obwohl die Grundlagen der Resistenzbildung lange bekannt und die Entwicklung abzusehen waren, hat sich seit 1986 der Verkauf von Antibiotika durch Apotheken fast verzehnfacht. Damit wird die Bildung widerstandsfähiger Varianten gefördert.

„Jetzt sind wir bei der Therapie einiger Erreger soweit wie vor der Antibiotika-Ära“, sagt Bitter-Suermann. Mehrmals pro Jahr würden in großen Kliniken Bakterien der Gattung Pseudomonas isoliert, denen keines der verfügbaren Mittel etwas anhaben kann. Sie verursachen schwer heilende Wundinfekte und können eine tödliche Blutvergiftung (Sepsis) hervorrufen.

Als Problemkeime Nummer eins in den Krankenhäusern gelten Staphylokokken, die eitrige Entzündungen hervorrufen. Die Zahl von Stämmen, die gleich gegen mehrere Antibiotika resistent sind, hat sich zwischen 1990 und 1995 verdoppelt. Bei ihnen sowie den ebenfalls multiresistenten Pneumokokken, die Lungenentzündungen auslösen, hilft inzwischen nur noch eine Substanzklasse, die sogenannten Glykopeptide.

Doch auch ihre bislang letzte Waffe könnte stumpf werden, befürchten die Mediziner. Es gibt nämlich schon Darmbakterien (Enterokokken), die auch gegen diese Antibiotika-Klasse Resistenzgene tragen. Wenn die Darmbazillen via Plasmidaustausch ihre Informationen an die Staphylokokken weitergeben, wären die auf einen Schlag gegen alle Reserven aus der Apotheke gefeit. Im Reagenzglas haben Forscher einen solchen Austausch schon beobachtet.

Im Londoner St. Georg’s Hospital, so berichtete das Fachblatt Lancet kurz vor Weihnachten, hatten Bakterien der Art Enterococcus faecius, mit denen sich zwei ältere Patienten angesteckt hatten, sogar schon „den letzten Schritt“ getan: Sie waren nicht nur resistent gegen das Antibiotikum „Vancomycin“ – sie schienen in seiner Gegenwart sogar besser zu wachsen. Nur mit massivem Einsatz anderer Antibiotika konnten die Patienten geheilt werden.

Das aber muß die Ausnahme bleiben, warnen Experten. Sie fordern, Antibiotika restriktiver einzusetzen und sich auf Vorbeugung zu besinnen – bessere Hygiene, genaue Beobachtung gefährdeter Patienten und notfalls Quarantäne -, weil dann der Anteil Medikamenten-unempfindlicher Keime wieder sinken würde. Aber während die Ärzte wie eine Schar weißbekittelter Sisyphus-Arbeiter dabei sind, einen Felsen immer wieder den Berg hinaufzuwälzen, rollt ihnen schon ein zweiter Brocken entgegen:

Durch die Globalisierung von Handel und Tourismus breiten sich exotische Krankheiten wie Dengue-, Lassa- oder Krim-Kongo-Fieber auch bei uns aus. Die Erreger werden von Fernreisenden als Souvenir in der Blutbahn heimgebracht; das Dengue-Virus, das schwere innere Blutungen hervorrufen kann, kam mit Mückenlarven in Autoreifen aus Asien in die Südstaaten der USA.

Für die Diagnose solcher Erreger fehlt es bei uns an zuverlässigen Nachweismethoden, an Ärzten, die an die Möglichkeit einer Infektion mit exotischen Keimen denken und an Versorgungsmanagement, moniert der Erlanger Virologe Fleckenstein. Um sich den Herausforderungen durch alte und neue Seuchen besser stellen zu können, hilft nur eines, fordert er: „forschen, forschen, forschen“. In Deutschland müsse die Infektiologie an den Hochschulen wieder angekurbelt werden, und man müsse die Pharmaunternehmen motivieren, damit sie ihr Engagement bei der Entwicklung von Impfstoffen verstärken.

Immerhin gibt es ein paar neue Ansätze (siehe Kasten „Neue Waffen gegen resistente Mikroben“). Mit 32 Millionen Mark jährlich fördert das Wissenschaftsministerium den Forschungsschwerpunkt „Infektionskrankheiten“. In derzeit 140 Projekten wird die Grundlagenforschung gestärkt. In einer konzertierten Aktion wollen das Bundesgesundheitsministerium, die Bundesländer und das Robert-Koch-Institut in Berlin Vorsorge und Überwachung von Infektionskrankheiten verbessern.

Den Anfang macht in Deutschland und Europa ein Register, das in Zukunft alle EHEC-Infektionen und HUS-Erkrankungen für ein Frühwarnsystem erfassen soll. Weltweit wird „WHONET“ arbeiten, ein Informationsnetz der WHO, das schon bald einen globalen Überblick über alle neuen Antibiotika-resistenten Bakterien gibt. Damit kann Dr. Sisyphus den Felsen vielleicht einmal abfangen, ehe er bis ganz nach unten gerollt ist.

NEUE WAFFEN GEGEN RESISTENTE MIKROBEN

Antibiotika Substanzklasse: Oxazolidinone Substanz/Produkt: Linezolid Firma: Pharmacia-Upjohn in Kalamazoo (Michigan, USA) Wirkung: hemmt die Eiweißsynthese, indem es die Übersetzung (Translation) der genetischen Information stoppt; unter den Antibiotika neuer Substanzklassen am weitesten in der Entwicklung; wirkt vor allem gegen Entzündungen durch Streptokokken, Staphylokokken, Enterokokken, auch wenn sie Antibiotika-resistent sind; therapeutische Anwendung bei Patienten hat begonnen.

Substanzklasse: Streptogramine Substanz/Produkt: Synercid Firma: RhÖne-Poulenc Rorer, Collegeville (Pennsylvania, USA) Wirkung: hemmt die Eiweißsynthese; wirkt gegen Staphylokokken, Streptokokken, Enterokokken, auch bei Resistenzen, sowie gegen Erreger von Tripper und Hirnhautentzündung; ist schon bei mehreren hundert Patienten in internationalen Studien erprobt worden und soll in diesem Jahr auf den Markt kommen.

Substanzklasse: Glykopeptide 1. Substanz/Produkt: LY333328 Firma: Eli Lilly, Indianapolis (Indiana, USA) Wirkung: hemmt die Bildung der Zellwand; neue Verbindung einer bekannten Substanzklasse, die als letzte Bastion bei den vielfach-resistenten Staphylokokken und Enterokokken gilt. 2. Substanz/Produkt: Mersacidin Firma: Hoechst, Frankfurt; Universität Bonn Wirkung: hemmt die Bildung der Zellwand auf eine in der Antibiotika-Therapie bisher nicht angewandte Weise; wirkt als Schmal-Spektrum-Antibiotikum gegen mehrfach-resistente Staphylokokken; im Stadium der Grundlagenforschung.

Pingpong-Strategie Wenn der Anteil von Keimen, die gegen ein altes Medikament resistent geworden sind, zu groß wird, wechseln die Ärzte zu neuen Antibiotika. Die werden so lange eingesetzt, bis die Erreger ihre Resistenz gegen die alten Mittel wieder „vergessen“ haben – ohne den dauernden Druck eines Medikaments verlieren sie nach ein paar Jahren die Immunität-verleihende genetische Information; sind die Erreger wieder empfindlich für die alten Substanzen, können diese erneut zum Zug kommen.

Ein-Ziel-Strategie Gut wirkende Schmal-Spektrum Antibiotika haben den Vorteil, daß sie sich zielgenau gegen eine Bakterienart richten, daher die natürliche und schützende Besiedelung eines Organismus mit anderen Mikroben weniger stören als Breitband-Präparate und schließlich bei den Keimen, die ohnehin nicht in der Schußlinie liegen, auch keine Resistenzen fördern. Aber kaum ein Unternehmen will sie bis zur klinischen Anwendung entwickeln, weil sie – gezielt eingesetzt und damit entsprechend selten verkauft – kaum die hohen Forschungsinvestitionen wieder einbringen. Unkomplizierte Breitband- Präparate versprechen einen höheren Gewinn.

Resistenz-Blocker-Strategie Es werden Substanzen entwickelt, die – zusammen mit Antibiotika – die Bakterien daran hindern, Resistenzen zu bilden. Ein Beispiel ist die Clavulansäure. Sie bindet sich an ein ganz bestimmtes bakterielles Protein, das die Wirkung von Penicillin ausschaltet. Damit wird der Resistenzmechanismus unwirksam. Allerdings gibt es schon erste Clavulansäure-resistente Keime. Jetzt haben kanadische Forscher einen chemischen Abkömmling der Borsäure entwickelt, der sich räumlich so gut ans Zielprotein anpaßt wie Penicillin, aber einige Extrabindungen knüpft. Die Borsäure-Klammer sitzt viel fester als Clavulansäure und macht die Resistenzbildung schwerer.

Spiegelbild-Strategie Nukleinsäuren, die Bausteine der Erbsubstanz, können sich ähnlich an räumliche Strukturen anpassen wie Eiweißmoleküle (Schlüssel-Schloß- Prinzip). Sie werden aber relativ schnell vom Körper abgebaut. Im Reagenzglas lassen sich die Spiegelbilder natürlicher Nukleinsäure-Ketten herstellen. Diese sind im Körper langlebiger, binden sich aber trotzdem gut an ausgewählte Zielstrukturen. Damit kann die Aktivität spezieller Moleküle gezielt blockiert werden.

PORTRAIT EINES KILLERS Das Gefährliche an EHEC: Das Bakterium produziert Shiga-Toxin: zerstört Darm- und Nervenzellen sowie die Innenwände der Blutgefäße, vor allem der Niere Adhärenzfaktoren: Proteine, mit denen sich EHEC fest an die Zellen seiner Opfer heftet Hämolysine: Eiweißmoleküle, die weiße und rote Blutzellen zerstören Faktoren für anhaltende Umwelt- Resistenz: EHEC übersteht wiederholtes Tiefgefrieren und Auftauen Faktoren für Säure-Resistenz: die sauren Magensäfte (bis pH 2) können EHEC nicht zerstören

„95 Prozent der Keime, die wir von Kranken gewinnen, sind mit allem ausgestattet, was dem Menschen an die Nieren geht“, sagt Professor Helge Karch aus Würzburg. Nur 20 EHEC- Bazillen reichen aus, um sich ernsthaft zu infizieren – bei verwandten Bakterien sind 100000 nötig.

Nicola Siegmund-Schultze

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Stun|den|win|kel  〈m. 5; Astron.〉 Winkel, den der Stundenkreis eines Gestirns mit dem Meridian des Beobachtungsorts bildet

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