Antibiotika: Diabetes kann die Entwicklung von Resistenzen vorantreiben

Forscher der UNC School of Medicine, USA, haben gerade gezeigt, dass bei Diabetikern häufiger antibiotikaresistente Staphylokokkenstämme zu finden sind.

Diabetes beeinträchtigt die Fähigkeit des Körpers, Glukose zu kontrollieren, was häufig zu einer Ansammlung von überschüssiger Glukose im Blutkreislauf führt. Staphylokokken ernähren sich von diesen hohen Zuckerwerten und können sich dadurch schneller vermehren. Das Bakterium kann sich auch ohne Folgen vermehren, da Diabetes auch die Fähigkeit des Immunsystems beeinträchtigt, Zellen zu zerstören und Infektionen zu kontrollieren. Staphylococcus aureus ist eine der Hauptursachen für Infektionen und Todesfälle im Zusammenhang mit Antibiotikaresistenzen. Es ist auch die häufigste bakterielle Infektion bei Menschen mit Diabetes mellitus, informieren die Autoren eingangs.

Die Forschungsergebnisse der Mikrobiologen Prof. Brian Conlon und Prof. Lance Thurlow von der UNC, die in der Fachzeitschrift „Science Advances“ veröffentlicht wurden, zeigen, wie die mikrobielle Umgebung von Diabetikern resistente Mutationen hervorbringt, und geben Hinweise darauf, wie Antibiotikaresistenzen bei dieser Patientengruppe bekämpft werden können.

„Wir haben festgestellt, dass Antibiotikaresistenzen bei diabetischen Krankheitsmodellen viel schneller entstehen als bei nicht-diabetischen Krankheitsmodellen“, berichtet Conlon und fügt hinzu: „Dieses Zusammenspiel zwischen Bakterien und Diabetes könnte ein wichtiger Treiber der schnellen Entwicklung und Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen sein, die wir beobachten.“

Mutationen bauen Resistenzen auf

Mit der Zunahme der Bakterienzahl bei einer diabetischen Infektion steigt auch die Wahrscheinlichkeit einer Resistenz. Es treten zufällige Mutationen auf und einige bauen eine Resistenz gegen externe Stressfaktoren wie Antibiotika auf. Sobald bei einer diabetischen Infektion ein resistenter Mutant vorhanden ist, übernimmt er schnell die Population und nutzt die überschüssige Glukose, um sein schnelles Wachstum voranzutreiben, erklären die Forscher.

„Staphylococcus aureus ist in einzigartiger Weise geeignet, diese diabetische Umgebung auszunutzen“, erklärt Thurlow. „Sobald diese resistente Mutation auftritt, haben Sie überschüssige Glukose und kein Immunsystem, um den Mutanten zu beseitigen, und er übernimmt innerhalb weniger Tage die gesamte Bakterienpopulation“, ergänzt er.

Forschung mit Mausmodellen

Zunächst bereitete das Team ein Mausmodell mit einer bakteriellen Infektion in Haut und Weichgewebe vor. Die Mausmodelle wurden in zwei Gruppen aufgeteilt: Die eine Hälfte erhielt eine Verbindung, die gezielt Zellen in der Bauchspeicheldrüse abtötet und sie so zu Diabetikern macht, die andere Hälfte erhielt die Verbindung nicht. Anschließend infizierten die Forscher sowohl diabetische als auch nicht-diabetische Modelle mit S. aureus und behandelten sie mit Rifampicin, einem Antibiotikum, gegen das sich schnell Resistenzen entwickeln. Nach fünf Tagen Infektion war es an der Zeit, die Ergebnisse zu beobachten.

Die Wissenschaftler bemerkten schnell, dass Rifampicin bei diabetischen Modellen praktisch keine Wirkung hatte. Sie entnahmen also einige Proben, um dies zu untersuchen. Die Forscher waren nach eigenen Angaben schockiert, als sie feststellten, dass die Bakterien eine Resistenz gegen Rifampicin entwickelt hatten und die Infektion über hundert Millionen rifampicin-resistente Bakterien beherbergte. In den nicht-diabetischen Modellen gab es keine rifampicin-resistenten Bakterien. Was noch überraschender war: Die Mutation hatte die gesamte Infektion in nur vier Tagen übernommen. Als nächstes impften sie diabetische und nicht-diabetische Modelle wie zuvor mit Staphylococcus aureus, diesmal jedoch ergänzt mit einer bekannten Anzahl rifampicin-resistenter Bakterien. Auch diese Bakterien übernahmen die diabetische Infektion schnell, blieben aber nach einer viertägigen Rifampicin-behandlung in nicht-diabetischen Modellen nur als Subpopulation bestehen.

Kontrolle des Blutzuckers durch Insulin

Die Ergebnisse zeigen, dass eine Senkung des Blutzuckerspiegels in Diabetesmodellen (durch Verabreichung von Insulin) den Bakterien ihren Nährstoff entzieht, ihre Anzahl in Schach hält und die Wahrscheinlichkeit der Entstehung antibiotikaresistenter Mutationen verringert. Die Ergebnisse legen somit nach Angaben der Forscher nahe, dass die Kontrolle des Blutzuckers durch Insulin der Schlüssel zur Vorbeugung von Antibiotikaresistenzen sein könnte.

„Resistenz und ihre Verbreitung hängen nicht nur mit der Verschreibung von Medikamenten zusammen, sondern auch mit dem Gesundheitszustand derjenigen, die Antibiotika einnehmen“, so Conlon. „Die Kontrolle des Blutzuckerspiegels wird dann wirklich wichtig. Als wir unseren Mäusen Insulin gaben, konnten wir ihren Blutzuckerspiegel wieder normalisieren und es kam nicht zu dieser schnellen Verbreitung resistenter Bakterien.“