Forscher haben einen neuen Weg zur Behandlung von Harnwegsinfektionen (HWI) bei Mäusen ohne Antibiotika gemeldet
A Harnwegsinfekt (UTI) is an infection in any part of the urinary system – Nieren, ureters, bladders or urethra. Most of such infections attack and affect the lower urinary tract, which is the bladder and urethra. UTIs are caused by microorganisms, generally bacteria which live in the gut and then spread to the urinary tract. It is the most common and recurring type of bacterial infection and a person of any age or gender can develop UTI. It is estimated that close to 100 million people acquire UTI every year and almost 80 percent of UTIs are caused by the Bakterien Escherichia coli (E. coli). Diese Bakterien leben harmlos im Darm, können sich aber bis zur Öffnung der Harnwege und bis zur Blase ausbreiten, wo sie Probleme verursachen können. Harnwegsinfektionen treten in der Natur immer wieder auf, da Bakterienpopulationen aus dem Darm die Harnwege ständig mit krankheitserregenden Bakterien füllen. Die Symptome sind schmerzhaftes und brennendes Gefühl beim Wasserlassen und diese Bakterien können auch bis in die Niere wandern, Schmerzen und Fieber verursachen und sogar in den Blutkreislauf gelangen. Solche bakteriellen Infektionen werden mit oralen Arzneimitteln, den sogenannten Antibiotika, behandelt. Leider gehen den Ärzten die oralen Antibiotika zur Behandlung solcher Infektionen aus, hauptsächlich weil die Bakterien, die sie verursachen, mit jedem Tag resistenter gegen diese Antibiotika werden und daher die meisten Antibiotika, die heute in der Apotheke erhältlich sind, nicht mehr wirken. Antibiotikum Resistenzen nehmen weltweit zu, und ein Beispiel, das deutlich zeigt, wo wir versagt haben, ist die Zunahme resistenter Stämme des Bakteriums E. Coli, da es für die meisten Harnwegsinfektionen verantwortlich ist. In solchen Fällen wird die Infektion zwar auf Anhieb mit Antibiotika behandelt, aber wenn sie immer wieder auftritt, sprechen 10 bis 20 Prozent der Fälle nicht auf das zuvor eingesetzte Antibiotikum an. Um wiederkehrende Harnwegsinfektionen zu behandeln, haben die Ärzte keine andere Wahl, als entweder ältere, weniger wirksame Antibiotika zu verschreiben oder das Arzneimittel ins Blut zu spritzen, da die orale Einnahme über den Mund nicht mehr wirkt.
Alternatives Medikament für Harnwegsinfektionen
A neu study conducted by researchers at Washington University School of Medicine in St. Louis, USA, shows a new way to treat UTIs without using antibiotics. The main goal is to block bacteria from adhering or attaching to the urinary tracts and thus treating the Infektion making this approach a completely novel way to tackle the problem of UTIs and antibiotic resistance as well by providing an alternative to our dependency on antibiotics. When causing a UTI, bacteria E. Coli.first latches onto the sugars on the surface of the urinary bladder using long, hair like structures called pili. These pili are like a ‘Velcro’ which allow bacteria to stick to the tissues and thus thrive and cause infection. The Bakterien pili are therefore very important and the sugar to which they connect to are of various kinds, though E coli. is seen to favour a particular sugar called mannose. Researchers created a chemically modified version of mannose, called mannoside and when they released these mannosides, the bacteria via the pili grabbed hold of mannosides molecules instead and hence they were swept away as these mannosides were free flowing molecules, finally getting flushed away with urine. The sugar galactose attaches to adhesive proteins at the end of the bacteria’s pili. Similarly, researchers made galactoside against this galactose and after pitting galactoside against galactose, the bacteria latched on to galactoside instead of urinary tract-anchored galactose. The Bakterien got tricked! To test the significance of galactoside, once E coli. Mäusen wurde Galaktosid oder ein Placebo injiziert. Es zeigte sich, dass die Zahl der Bakterien in Blase und Niere deutlich abnahm. Beide Behandlungen zusammen waren am wirkungsvollsten, wobei die Bakterien in der Blase um ein Vielfaches abnahmen und in den Nieren fast ausgerottet waren.
Diese beiden unterschiedlichen Inhibitoren haben einen synergistischen therapeutischen Effekt, da diese beiden Prozesse am Bindungsprozess während der Infektion beteiligt sind. Die bakteriellen Pili, die an Mannose binden, spielen eine wichtige Rolle in der Harnblase, während die Galactose-bindenden Pili in der Niere wichtiger sind. Wenn die Bakterien sich nicht an diesen Zucker binden, kann dies helfen, Infektionen in Blase und Niere zu bekämpfen. Diese Studie, veröffentlicht in Proceedings of National Academy of Science der USA ist ermutigend und schlägt einen neuen Ansatz für "Köder"-Moleküle vor, um Bakterien auszutricksen und sie aus dem System zu spülen. Der Pilus, der in dieser Studie als Ziel verwendet wurde, findet sich in den meisten Stämmen von E. Coli.und auch in anderen Bakterien. Theoretisch könnte eine Mannosid-Behandlung viele andere Bakterien wegspülen, genau wie ein Antikörper zusammen mit dem Ziel weitere Bakterien abtötet. Dies kann jedoch zu einem Ungleichgewicht führen und zum Wachstum schädlicher Bakterien und zur Zerstörung guter Bakterien führen. Um die Ereignisse zu verstehen, maßen die Forscher die Zusammensetzung des Darmmikrobioms nach dieser Mannosid-Behandlung. Es hatte minimale Auswirkungen auf andere Darmbakterien, die nicht für Harnwegsinfektionen verantwortlich waren. Dies steht im krassen Gegensatz zu den massiven Veränderungen der Häufigkeit vieler mikrobieller Arten, die nach der Behandlung einer bakteriellen Infektion mit Antibiotika beobachtet wurden.
Sehr hoffnungsvoll für die Zukunft
Obwohl der Bakterienstamm nicht vollständig eliminiert wurde, sind die Ergebnisse dennoch vielversprechend. Da die Bakterien nicht in der Lage sind, im Körper zu bleiben, ist es weniger wahrscheinlich, dass sie Resistenzen auslösen, da das Medikament im Gegensatz zu Antibiotika die Bakterien nicht zum Sterben oder zur Entwicklung von Resistenzen zwingen würde, um zu überleben. Das ultimative Ziel besteht darin, das häufige Problem der wiederkehrenden Harnwegsinfektionen durch die Bereitstellung einer Alternative zu Antibiotika zu bewältigen und zu verhindern. Dies nimmt aufgrund der weltweiten Krise der Antibiotikaresistenz eine hohe Relevanz ein. Diese Ergebnisse wurden bisher an Mäusen nachgewiesen und Tests am Menschen sind jetzt geplant. Da der erste Schritt für viele krankheitserregende Bakterien darin besteht, einen Zucker an eine Oberfläche im Körper zu binden, könnte dieser Ansatz auch auf andere Krankheitserreger übertragen werden E. coli. Durch die Identifizierung solcher Proteine, die die Bakterien wahrscheinlich verwenden, um an spezifische Stellen zu binden, sollten wir in der Lage sein, Verbindungen zu entwickeln, die ihre Bindung hemmen. Bevor das Galaktosid jedoch am Menschen getestet wird, sind weitere Untersuchungen erforderlich, um zu zeigen, dass es nicht toxisch ist und bei oraler Einnahme in den Kreislauf aufgenommen werden kann. Dennoch ist dies ein wichtiger Schritt zur Entwicklung von Alternativen zu Antibiotika. Da Mannosid kein Antibiotikum ist, kann es möglicherweise auch zur Behandlung von Harnwegsinfektionen verwendet werden, die durch antibiotikaresistente Bakterienstämme verursacht werden. Ein Unternehmen namens Fimbrion Therapeutics – das von den Hauptautoren dieser Studie mitbegründet wurde – entwickelt Mannoside und andere Medikamente als potenzielle Therapien für HWI. Fimbrion arbeitet mit dem Pharmakonzern GlaxoSmithKline an der präklinischen Entwicklung von Mannosiden zur Bekämpfung von Harnwegsinfektionen beim Menschen.
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{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}
Quelle (n)
KalasV. et al. 2018. Strukturbasierte Entdeckung von glycomimetischen FmlH-Liganden als Inhibitoren der bakteriellen Adhäsion bei Harnwegsinfektionen. Proceedings of the National Academy of Sciences. https://doi.org/10.1073/pnas.1720140115
