Antibiotikaresistenzen sind weltweit für jährlich knapp eine Million Todesfälle verantwortlich. Forschende haben jetzt herausgefunden, dass spezifische Gene bei manchen Bakterien nicht nur deren Resistenz gegen Medikamente stärken, sondern die Bakterien auch gefährlicher machen.
Tedros Adhanom Ghebreyesus, der Generaldirektor der WHO, bringt es auf den Punkt: «Die Resistenz gegen antimikrobielle Medikamente entwickelt sich schneller weiter als die Fortschritte der modernen Medizin. Dies ist eine Gefahr für die Gesundheit der Menschen auf der ganzen Welt.» Laut einem von der WHO im Oktober 2025 veröffentlichten Bericht hat die Antibiotikaresistenz von 2018 bis 2023 in mehr als 40 Prozent der überwachten Erreger-Antibiotika-Kombinationen zugenommen. Dies bedeutet: In nahezu der Hälfte der untersuchten Fälle werden die Bakterien resistenter gegen die Medikamente – eine dramatische Entwicklung, die für knapp eine Million Todesfälle auf der Welt ursächlich verantwortlich zeichnet.
Die Mechanismen der Antibiotikaresistenz verstehen
Der Kampf gegen Antibiotikaresistenzen hat daher weltweit Priorität im Gesundheitswesen, und auch das Nationale Referenzlaboratorium zur Früherkennung und Überwachung neuartiger Antibiotikaresistenzen (NARA) an der Universität Freiburg hat ihn sich zur Aufgabe gemacht. NARA-Leiter Laurent Poirel erklärt: «Bakterien, die wir bisher ohne Probleme mit Antibiotika bekämpfen konnten, entwickeln Resistenzen. Unsere Rolle besteht darin, zu verstehen, welche Mechanismen die Wirksamkeit der Medikamente zunichtemachen, und dann Lösungen zu finden, damit es in der Medizin nicht zu einem schrecklichen Rückschritt kommt.»
In der aktuellen Studie hat die Forschungsgruppe versucht, herauszufinden, ob bestimmte Resistenzgene, welche die Bauanleitung für sogenannte AmpC-Enzyme enthalten, die Vermehrungs- und Verbreitungsfähigkeit der Bakterien beeinflussen können. Anders ausgedrückt: ob solche Resistenzgene sich auf die Pathogenität der Bakterien auswirken können. Die entsprechenden Versuche wurden mit dem Bakterium Escherichia coli als Modell durchgeführt, das beim Menschen am weitesten verbreitet ist. Seit mehreren Jahrzehnten ist bekannt, dass dieses Bakterium extrem häufig AmpC-Enzyme erwirbt und diese Enzyme dem Bakterium eine Resistenz gegen Cephalosporine verleihen, also gegenüber den Antibiotika, die für die Behandlung zahlreicher bakterieller Infektionen verwendet werden.
Lange unterschätzte Gene
Das AmpC-Gen wird von einem Plasmid (einer kleinen, mobilen, ringförmigen DNA, die Gene transportieren kann) auf das Bakterium Escherichia coli übertragen. Nach der Integration des Gens wird das Bakterium resistent gegen zahlreiche Penicilline und Cephalosporine, die als Mittel der ersten Wahl verwendet werden. In der Wissenschaft ging man lange davon aus, dass der Erwerb solcher Resistenzgene für ihren Wirt entweder neutral oder sogar nachteilig in Bezug auf den Energieverbrauch sei. Durch die Produktion von Plasmiden, die die Resistenzgene tragen, und von entsprechenden Enzymen, die viel Energie verbrauchen, entstehen dem Bakterium in der Regel nämlich inhärente «Kosten». Dr. Laurent Poirel und seinen Kolleginnen und Kollegen haben jetzt aber herausgefunden, dass diese Gene entgegen der bisherigen Annahme dazu fähig sind, die Bakterien zu noch stärkeren Krankheitserregern zu machen. Das ist natürlich eine schlechte Nachricht.
Bakterielle Fitness
Die Wissenschaftler konnten zu ihrer grossen Überraschung nachweisen, dass und wie diese Gene die Physiologie des Bakteriums beeinflussen. Zunächst wurde ein Nachweis in vitro erbracht: Wenn das Bakterium Escherichia coli Plasmide erwirbt, die mehrere AmpC-Resistenzgene tragen, gleicht es die damit einhergehenden Energiekosten aus durch eine verringerte Produktion von sogenannten Flagellen (Geisseln), bei denen es sich um kleine Helixstrukturen handelt, die als unverzichtbare Motoren für die bakterielle Mobilität fungieren. Das Bakterium spart also Energie ein und wächst im Labor unter Schüttelkulturbedingungen schneller – also unter den klassischen Versuchsbedingungen mit einer besseren Sauerstoffversorgung.
Diese negative Selbstregulation wurde jedoch nicht beobachtet, wenn das Bakterium bestimmte spezifische Varianten dieser Enzymfamilie AmpC produzierte. Bei Vorhandensein dieser Enzyme wurde nämlich die Flagellenproduktion beschleunigt und nicht – wie vorher angenommen – reduziert. In anschliessend durchgeführten In-vivo-Versuchen konnten die Forschenden bestätigen, dass einige weit verbreitete AmpC-Versionen die Flagellenproduktion des Bakteriums anstossen und das Bakterium dadurch in einem lebenden Organismus und damit möglicherweise auch im menschlichen Körper mobiler und pathogener wird. Diese Entdeckung zeigt, dass manche Resistenzgene sich nicht damit begnügen, das zum Abtöten des Bakteriums gedachte Antibiotikum zu zerstören, sondern sie verleihen dem Bakterium darüber hinaus am Infektionsort eine bessere Fähigkeit zur Vermehrung und machen es dadurch zu einem stärkeren Erreger.
Ein neues Paradigma
Laut Dr. Laurent Poirel und seinem Kollegen Otavio Raro, der ebenfalls intensiv an der Studie mitgearbeitet hat, ist dies ein neues Paradigma: «Wir haben herausgefunden, dass manche sehr spezifische, aber leider weit verbreitete Gene den Bakterien nicht nur bei der Antibiotika-Abwehr helfen, sondern sie zu noch stärkeren Erregern machen und damit ihre Fähigkeit verbessern, Infektionen zu verursachen.»
Die Ergebnisse ebnen den Weg für die weitere Erforschung der zahlreichen Antibiotikaresistenzgene, denn jetzt geht es darum, herauszufinden, welche von ihnen sich nicht nur auf die Resistenz, sondern auch auf die Erregerkapazität auswirken. In der Zukunft wird es dadurch möglich sein, die Mechanismen mit den vorhandenen oder noch zu entwickelnden Medikamenten gezielter anzusteuern und so die Pathogenität der betreffenden Bakterien zu senken. Die Arbeiten wurden in der Fachzeitschrift mBio der American Society for Microbiology veröffentlicht.
