Antibiotikaresistenz

Natürliche Auslese in Aktion

Ein bekanntes Beispiel für natürliche Selektion in Aktion ist die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen bei Mikroorganismen. Seit der Entdeckung des Penicillins im Jahre 1928 durch Alexander Fleming werden Antibiotika zur Bekämpfung bakterieller Krankheiten eingesetzt. Natürliche Bakterienpopulationen enthalten unter ihrer großen Zahl von Einzelmitgliedern erhebliche Variationen in ihrem genetischen Material, die auf Mutationen zurückzuführen sind. Wenn sie Antibiotika ausgesetzt werden, sterben die meisten Bakterien schnell ab, aber einige können Mutationen aufweisen, die sie etwas weniger anfällig machen. Wenn die Exposition gegenüber Antibiotika kurz ist, werden diese Personen die Behandlung überleben. Diese selektive Eliminierung von unangepassten Individuen aus einer Population ist eine natürliche Selektion.

Vorhersage

In Flemings Nobelpreisvorlesung von 1945 sagte er:

"Es ist nicht schwierig, Mikroben im Labor gegen Penicillin resistent zu machen, indem man sie Konzentrationen aussetzt, die nicht ausreichen, um sie abzutöten, und dasselbe ist gelegentlich im Körper passiert... Es könnte die Zeit kommen, in der Penizillin von jedermann in den Geschäften gekauft werden kann. Dann besteht die Gefahr, dass der Unwissende sich leicht eine Unterdosis verabreicht und seine Mikroben, indem er sie nicht-tödlichen Mengen des Medikaments aussetzt, resistent macht".

Maclyn McCarty erklärte, wie es vor den Antibiotika war:

"Es gibt eine Reihe von Infektionen, von denen sich [nie] jemand vor der Entdeckung wirksamer antibakterieller Mittel erholt hat".

Die Resistenz gegen Antibiotika wird durch das Überleben von Personen erhöht, die gegen die Wirkung des Antibiotikums immun sind. Ihre Nachkommen erben die Resistenz, wodurch eine neue Population resistenter Bakterien entsteht.

Mechanismus

Die Mechanismen, gegen die die Bakterien eine Antibiotikaresistenz entwickeln, sind genetische Mutation und horizontaler Gentransfer.

Wirkung auf Chirurgie und Medizin

Jede Operation, bei der der Körper aufgeschnitten wird, birgt massive Infektionsrisiken. Antibiotika, die vor und nach der Operation verabreicht werden, ermöglichen es Chirurgen, Operationen durchzuführen, die vorher tödlich gewesen wären. Die Operation am offenen Herzen ist ein offensichtliches Beispiel.

Krebsbehandlungen wie Chemotherapie und Strahlentherapie schädigen das Immunsystem. Antibiotika werden verschrieben, um die natürlichen Abwehrkräfte des Körpers zu stärken. Patienten mit Organtransplantationen verwenden immer Medikamente, um das Immunsystem zu unterdrücken, sonst greift es das Transplantat an. Daher werden Antibiotika eingesetzt, um den Körper zu schützen. Ohne wirksame Antibiotika könnten beide Patientengruppen an Infektionen sterben, die ihr Immunsystem nicht mehr kontrollieren könnte.

"Es ist eine ziemlich düstere Zukunft, ich denke, dass viele große Operationen ernsthaft bedroht wären", sagte Professor Richard James von der Universität Nottingham.

Auch medizinische Anwendungen sind bedroht. Die Zahl der Tests, bei denen eine Resistenz gegen Carbapeneme, eine der stärksten Antibiotikagruppen, festgestellt wurde, ist von einer Handvoll Fälle im Jahr 2003 auf über 300 Fälle im Jahr 2010 angestiegen. "In meinem Labor werden Jahr für Jahr immer mehr resistente Stämme beobachtet", sagte Prof. Neil Woodford von der Abteilung für antimikrobielle Resistenz der Health Protection Agency. Die meisten Fälle sind gegen einige Medikamente resistent. Schlimmer noch, es gibt einige wenige Fälle von Stämmen, denen kein Antibiotikum etwas anhaben kann.

Viele Infektionen, die fast eliminiert wurden, kommen zurück. Die sexuell übertragbare Krankheit Gonorrhoe ist immer schwieriger zu behandeln. Weltweit ist die multiresistente und extrem resistente Tuberkulose ein wachsendes Problem. Nur einige wenige Medikamente wirken noch.

Infektionen, die ältere Menschen während ihres Krankenhausaufenthaltes treffen, sind eine der Hauptsorgen. Die größte Bedrohung im Vereinigten Königreich sind opportunistische Wanzen, die im Darm leben, wie E. coli und Klebsiella. Sie sind heute die häufigste Form von Infektionen, die Patienten im Krankenhaus bekommen. Sie zeigen zunehmende Resistenzen gegen Antibiotika.

Offizielle Warnung

Das britische Kabinettsbüro hat eine Warnung des National Risk Register for Civil Emergencies herausgegeben. Darin heißt es, dass "die Zahl der durch Antibiotikaresistenz komplizierten Infektionen in den nächsten 20 Jahren deutlich zunehmen könnte". "Ohne wirksame Antibiotika könnten selbst kleinere Operationen und Routineeingriffe zu Hochrisikoeingriffen werden, die zu einer verlängerten Krankheitsdauer und letztlich zu vorzeitiger Sterblichkeit führen".

Weltgesundheitsorganisation

Die WHO hat ähnliche Einschätzungen abgegeben:

"Die Verwendung und der Missbrauch von antimikrobiellen Mitteln... hat in den letzten 70 Jahren zu einem unerbittlichen Anstieg der Anzahl und Arten von Mikroorganismen geführt, die gegen diese Medikamente resistent sind - was zu Todesfällen, vermehrtem Leiden und Behinderungen sowie höheren Kosten im Gesundheitswesen führt".

"Die Todesfälle durch akute Atemwegsinfektionen, Durchfallerkrankungen, Masern, AIDS, Malaria und Tuberkulose sind für mehr als 85% der weltweiten Infektionsmortalität verantwortlich. Die Resistenz gegen Medikamente der ersten Wahl bei den meisten Erregern, die diese Krankheiten verursachen, reicht von Null bis fast 100%. In einigen Fällen beeinträchtigt die Resistenz gegen Mittel der zweiten und dritten Wahl die Behandlungsergebnisse ernsthaft. Die Bakterien, die Tuberkulose (TB) verursachen, können Resistenzen gegen die antimikrobiellen Medikamente entwickeln, die zur Heilung der Krankheit eingesetzt werden. Multiresistente Tuberkulose (MDR-Tb) ist eine Tb, die zumindest auf Isoniazid und Rifampicin, die beiden wirksamsten Anti-Tb-Medikamente, nicht anspricht (WHO, 2018)

"Hinzu kommen die erhebliche globale Belastung durch resistente, im Krankenhaus erworbene Infektionen, die aufkommenden Probleme der antiviralen Resistenz und die zunehmenden Probleme der Arzneimittelresistenz bei den vernachlässigten parasitären Krankheiten armer und marginalisierter Bevölkerungsgruppen".

Die WHO hat nun die weltweit bedrohlichsten Superbugs aufgelistet. Antibiotikaresistente Infektionen sind überall auf der Welt zu beobachten.

Beispiele

Bei ausreichender Zeit und wiederholter Exposition gegenüber dem Antibiotikum wird eine Population von antibiotikaresistenten Bakterien entstehen. Dies führt zu einem so genannten evolutionären Wettrüsten oder einer Ko-Evolution, bei dem Bakterien weiterhin Stämme entwickeln, die weniger anfällig für Antibiotika sind, während medizinische Forscher weiterhin neue Antibiotika entwickeln, die sie abtöten können. Ähnlich verhält es sich mit der Pestizidresistenz bei Pflanzen und Insekten und mit der Malariaresistenz gegen Chinin.

Gonorrhöe

Ein Mann in Großbritannien hat sich mit dem "weltweit schlimmsten Fall" der Gonorrhöe, einer sexuell übertragbaren Krankheit, angesteckt. Die Hauptbehandlung mit den Antibiotika Azithromycin und Ceftriaxon konnte die Krankheit nicht heilen. Eine Behörde sagte: "Dies ist das erste Mal, dass ein Fall eine so hohe Resistenz gegen diese beiden Medikamente und gegen die meisten anderen gebräuchlichen Antibiotika zeigt".

Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus

Es sind neue Stämme des Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) aufgetaucht, die gegen die nächste Generation von Medikamenten resistent sind.

Tuberkulose

Tuberkulose (TB) ist eine durch Bakterien verursachte Infektionskrankheit. Sie wird durch verschiedene Arten von Mykobakterien, in der Regel Mycobacterium tuberculosis, verursacht. Die Krankheit befällt in der Regel die Lunge, kann aber auch andere Teile des Körpers befallen. Der Erreger kann durch die Luft übertragen werden und sich von einer Person zur nächsten ausbreiten. Experten gehen davon aus, dass ein Drittel der Weltbevölkerung mit M. tuberculosis infiziert ist. Neuinfektionen treten mit einer Rate von einer pro Sekunde auf.

Die arzneimittelresistente Tuberkulose ist in vielen Entwicklungsländern ein ernstes Problem der öffentlichen Gesundheit, da ihre Behandlung länger dauert und teurere Medikamente erfordert. MDR-TB wird definiert als Resistenz gegen die beiden wirksamsten Erstlinien-TB-Medikamente: Rifampicin und Isoniazid. Weitgehend arzneimittelresistente Tuberkulose ist auch gegen drei oder mehr der sechs Klassen von Medikamenten der zweiten Wahl resistent.

Totale arzneimittelresistente TB wurde erstmals 2003 in Italien beobachtet, aber erst 2012 in großem Umfang gemeldet. Sie ist gegen alle derzeit verwendeten Medikamente resistent.

Malaria

Malariainfektionen werden nicht durch Bakterien verursacht: Sie werden durch einen Einzeller-Parasiten verursacht, der von einer Mücke in das Blut injiziert wird. Sie werden normalerweise mit einer Kombination aus zwei Medikamenten, Artemether-Lumefantrin, behandelt. Jetzt sind in Großbritannien vier Fälle aufgetreten, in denen die Medikamente versagt haben. Die Patienten bekamen die Krankheit in Afrika. Ein Arzt sagte: "Es handelt sich um ein frühes Anzeichen, und wir müssen es sehr ernst nehmen, denn es könnte sich zu einem Schneeball mit größerer Wirkung entwickeln".

Teixobactin

Teixobactin ist ein 2015 entdecktes Antibiotikum, das erste neue Antibiotikum, das seit vierzig Jahren entdeckt wurde. Es ist noch nicht für den allgemeinen Gebrauch zugelassen. Es wirkt gegen alle grampositiven Bakterien wie Staphylococcus aureus und gegen einige andere Bakterien wie Mycobacterium tuberculosis.