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Bakterien offenbaren ihre Achillesferse

Was gibt es Praktischeres als einen Feind, der gleich verrät, wie man ihn am besten bekämpfen kann! Einen Lösungsansatz zur Bekämpfung gefährlicher bakterieller Biofilme haben US-Forscher in den Bakterien selbst gefunden. Diese produzieren spezielle Aminosäuren, mit deren Hilfe sie sich aus dem schützenden Bakterienverband lösen können, wenn es dort aufgrund von Nahrungsknappheit zu ungemütlich wird. Die Wissenschaftler isolierten diese Substanzen und testeten deren Wirkung auf andere Biofilme. Mit Erfolg, sie konnten sowohl die Bildung neuer Biofilme verhindern als auch bestehende Bakterienfilme auflösen. Auf diese Weise ließen sich beispielsweise die hygienischen Bedingungen in Krankenhäusern verbessern, berichten Ilana Kolodkin-Gal von der Harvard University in Cambridge und ihr Team.

Einzelne Bakterienzellen lassen sich verhältnismäßig einfach bekämpfen. Wenn sie sich jedoch zu einem Biofilm zusammenschließen, produzieren sie eine dünne Schleimschicht, die einen effektiven Schutz gewährleistet. Derartige Filme finden sich an vielen verschiedenen Orten, von der Mundhöhle bis hin zum Waschbeckenausguss. Besonders in Krankenhäusern sind sie gefürchtet, denn gefährliche Krankheitserreger können sich auf diese Weise schnell ausbreiten. Weil die Biofilme selbst ausgiebigem Schrubben oder Antibiotika standhalten, suchen Wissenschaftler seit langem nach neuen Ansätzen zur Bekämpfung.

Einen solchen hat das Team um Kolodkin-Gal nun entdeckt. Ihre Versuche fußen auf einer bereits bekannten Beobachtung: Bakterielle Biofilme zersetzen sich nach einiger Zeit von alleine, sobald die Nährstoffe knapp werden und Abfallprodukte überhandnehmen. Die Überlegung der Forscher: Wenn der Auflösungsprozess von einem bestimmten Stoff verursacht wird, den die Bakterien produzieren, dann müsste dieser Stoff auch bestehende Biofilme angreifen, beziehungsweise die Entstehung sogar gänzlich verhindern. Sie testeten ihre Hypothese, indem sie Teile eines älteren, bereits zerfallenen Biofilms von Bacillus subtilis auf einen frischen Biofilm übertrugen. Tatsächlich löste sich dieser daraufhin auf. Auch die vorbeugende Wirkung überprüften die Forscher erfolgreich.

Anschließend machten sie sich auf die Suche nach der dafür verantwortlichen Substanz ? und wurden fündig: Verantwortlich für die Auflösungsreaktion ist demnach ein Mix der vier Aminosäuren D-Tyrosin, D-Leucin, D-Tryptophan und D-Methionin. D-Tyrosin zeigte sogar alleine eine ? wenngleich schwächere ? Wirkung. Auch den Wirkmechanismus konnten die Wissenschaftler aufklären: Die Aminosäuren heften sich an die Zellwände der Bakterien und verdrängen dort faserförmige Verankerungseinheiten, mit deren Hilfe sich die Bakterien aneinanderklammern. Schließlich überprüften die Forscher noch anhand zweier Beispiele, ob die Aminosäuren auch universell einsetzbar sind. Und in der Tat wirkten Aminosäuren von Bacillus subtilis auch der Biofilmbildung bei Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa entgegen, zwei Krankheitserregern, die insbesondere in Krankenhäusern gefürchtet sind.

Ilana Kolodkin-Gal (Harvard University, Cambridge) et al.: Science, Bd. 328, Nr. 5978, S. 627, doi: 10.1126/science.1188628 ddp/wissenschaft.de ? Mascha Schacht
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