Antimikrobielles Peptid von Kühen zeigt Potenzial zur Behandlung hypervirulenter Bakterien

Renee Fleeman, eine Forscherin am College of Medicine der University of Central Florida, hat es sich zur Aufgabe gemacht, arzneimittelresistente Bakterien abzutöten. Ihre neueste Studie hat eine Therapie identifiziert, die den Speichel durchdringen kann, den solche Infektionen nutzen, um sich vor Antibiotika zu schützen.

In einer Studie veröffentlicht in Zellularberichte Physikalische WissenschaftenFleeman zeigte, dass ein antimikrobielles Peptid von Kühen das Potenzial hat, unheilbare Infektionen zu behandeln, die durch das Bakterium Klebsiella pneumoniae verursacht werden.

Die im Darm häufig vorkommenden Bakterien sind im Allgemeinen harmlos. Wenn es in andere Körperteile gelangt, wird es gesundheitsgefährdend und kann Lungenentzündung, Harnwegsinfektionen und Wunden verursachen. Zu den am stärksten gefährdeten Personen zählen ältere Menschen und Patienten mit anderen Gesundheitsproblemen wie Diabetes, Krebs, Nierenversagen und Lebererkrankungen. Allerdings können junge Erwachsene und Menschen ohne zusätzliche gesundheitliche Probleme Harnwegsinfektionen und Wunden bekommen, die durch Bakterien verursacht werden und mit den heute verfügbaren Antibiotika nicht behandelt werden können.

Das CDC berichtet, dass antibiotikaresistente Bakterien eine wachsende Bedrohung für die globale Gesundheit darstellen. Eine Studie aus dem Jahr 2019 ergab, dass in diesem Jahr weltweit fast 5 Millionen Menschen an arzneimittelresistenten Infektionen starben. Ein großer Teil dieser Todesfälle ist auf K. pneumoniae zurückzuführen, da die Sterblichkeitsrate ohne Antibiotikatherapie bei 50 % liegt.

Diese Bakterien sind resistenter gegen Medikamente, wenn sie in einem Biofilm leben, also Mikroorganismen, die aneinander haften und in einen schützenden Schleim eingebettet sind. Aktuelle Studien haben gezeigt, dass 60–80 % der Infektionen mit bakteriellen Biofilmen verbunden sind, die deren Arzneimittelresistenz erhöhen.

„Es ist wie ein Mantel, den Bakterien um sich legen“, sagt Fleeman.

Seine Forschung konzentriert sich auf Möglichkeiten, die Schutzschicht zu entfernen und die Bakterien freizulegen, damit sie vom körpereigenen Immunsystem oder durch Antibiotika abgetötet werden können, die den Biofilm derzeit nicht passieren können. Durch diese Forschung entdeckte Fleeman, wie von Kühen hergestellte Peptide K. pneumoniae schnell abtöten können.

Sie stellte fest, dass die Peptide mit den Zuckerverbindungen interagieren, die den Schleim intakt halten. Sie verglich den Vorgang mit dem Durchtrennen eines Maschendrahtzauns. Sobald mehrere Ketten durchtrennt werden, wird die Integrität der Schleimstruktur beschädigt und das Peptid kann eindringen und Bakterien zerstören, die nicht mehr geschützt sind.

„Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass das Polyprolin-Peptid bereits eine Stunde nach der Behandlung in die viskose Barriere eindringen und diese zerstören kann“, sagt Fleeman.

Das Peptid hat noch einen weiteren Vorteil: Sobald es die schützende viskose Barriere passiert, tötet es Bakterien laut Tests besser ab als Antibiotika, die als letztes Mittel zur Behandlung unheilbarer Infektionen eingesetzt werden. Peptide töten Bakterien, indem sie Löcher in ihre Zellmembran stanzen, wodurch sie schneller absterben als andere Antibiotika, die das Wachstum aus dem Zellinneren hemmen.

Das Peptid könnte auch als topische Behandlung für ein breites Anwendungsspektrum eingesetzt werden, unter anderem beim Militär zur Behandlung offener Wunden im Feldeinsatz. „Bakterien teilen sich alle 30 Minuten, daher muss schnell gehandelt werden“, sagt Fleeman.

Die nächste Phase seiner Forschung wird darauf abzielen, die Biologie hinter der Wirksamkeit des Peptids zu verstehen und festzustellen, ob Kombinationen anderer Medikamente seine Anwendung erleichtern könnten.

Laut Fleeman muss die Forschung zu resistenten Infektionen fortgesetzt werden, da diese eine erhebliche Gesundheitsgefahr darstellen.

„Es wird geschätzt, dass bis 2050 antibiotikaresistente bakterielle Infektionen die häufigste Todesursache beim Menschen sein werden“, sagt sie.

„Unsere Arbeit konzentriert sich auf die Vorbereitung auf diesen Kampf der Post-Antibiotika-Ära, in der gängige Antibiotika, die wir für selbstverständlich halten, nicht mehr wirksam sind und Krebsbehandlungen, Organtransplantationen und alle auf wirksamen Antibiotikatherapien basierenden medizinischen Fortschritte gefährden .”