Aminoglykoside sind Antibiotika, die gegen viele Bakterien wie
Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa oder Staphylococcus aureus wirksam sind. Bislang war jedoch unklar, wie diese Antibiotika in die Bakterien eindringen.
Wissenschaftler des Institut Pasteur haben in Zusammenarbeit mit Teams des Inserm, des CNRS und der Université Paris Cité nun nachgewiesen, dass Aminoglykoside die Zuckertransporter nutzen, um die bakteriellen Membranen zu durchqueren. Über diese Entdeckung hinaus ist es ihnen gelungen, die Anzahl der Transporter in
Escherichia coli-Bakterien, einschließlich der resistentesten Stämme, zu verdoppeln, wodurch die Eindringrate und Wirksamkeit der Antibiotika erhöht wird.
Diese grundlegende Entdeckung, die schnell zu klinischen Studien führen sollte, wurde am 5. September 2025 in
Science Advances veröffentlicht.
Illustrationsbild Pixabay Um wirksam zu sein, müssen Antibiotika zwangsläufig in die pathogenen Bakterien eindringen. Aminoglykoside schaffen es beispielsweise effektiv, die Doppelmembran von
Escherichia coli – einem Gram-negativen Bakterium, das Harnwegsinfektionen, Sepsis oder Endokarditis
(1) verursachen kann – zu durchdringen, bevor sie die Proteinsynthese blockieren und dessen Tod herbeiführen. Einige
E. coli-Bakterien sind jedoch resistent. Im Jahr 2019 waren diese für 829.000 Todesfälle weltweit verantwortlich
(2).
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Die Frage nach dem Transportmechanismus der Aminoglykoside war Gegenstand zahlreicher Debatten, wobei eine Hypothese darin bestand, dass die Antibiotika sich an die Bakterienwand anheften und sie passiv durchqueren", berichtet Zeynep Baharoglu, Hauptautorin der Publikation und Forschungsleiterin in der Einheit für Bakterielle Genomplastizität des Institut Pasteur.
Aber zufällig haben uns grundlegende Forschungen unseres Teams zum Stressverhalten von Bakterien gegenüber Antibiotika auf eine neue Spur gebracht."
Tatsächlich beobachteten die Forscher bei der Untersuchung des Verhaltens des Cholera-verursachenden Bakteriums
Vibrio cholerae eine Korrelation zwischen der Wirksamkeit von Aminoglykosiden und der Anwesenheit von Zuckertransportern – "Eingangspforten", die speziell Glukose, Saccharose, Fruktose usw. ermöglichen, in das Bakterium einzudringen, um es mit Energie zu versorgen. Ihrer Intuition folgend beschlossen die Forscher, diesen Transportmechanismus bei
Escherichia coli detailliert zu untersuchen. Und die Ergebnisse entsprachen den Erwartungen.
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Wir haben insbesondere mittels Fluoreszenz beobachtet, dass Aminoglykoside aktiv in die E. coli-Bakterien eindringen, indem sie die Eingangspforten nutzen, die von den verschiedenen Kohlenhydraten verwendet werden. Dies ist das erste Mal, dass dieser Transportmechanismus für Antibiotika nachgewiesen wurde", freut sich Zeynep Baharoglu.
In Kenntnis der Plastizität der Transporter – deren Anzahl je nach Zuckertyp in der Umgebung schwankt – erhöhten die Wissenschaftler deren Menge in der Hoffnung, die Durchlässigkeit der Bakterien für Antibiotika zu verbessern. Sie testeten dann 200 Verbindungen, sowohl an mit
E. coli kontaminierten humanen biologischen Proben als auch in einem Tiermodell für Harnwegsinfektionen, was die Identifizierung eines besonders wirksamen Kandidaten ermöglichte.
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Es stellte sich heraus, dass Uridin(3) die Gesamtmenge der Zuckertransporter in E. coli-Bakterien verdoppelt, was ihre Empfindlichkeit gegenüber Aminoglykosiden verzehnfacht. Was ebenfalls sehr interessant ist, ist, dass einige resistente oder sogar multiresistente Bakterien in Gegenwart von Uridin wieder durchlässig und empfindlich gegenüber Aminoglykosiden werden", betont Zeynep Baharoglu. Und ähnliche Effekte sind bei vielen Bakterien beobachtbar.
Die Hoffnungen in Bezug auf diese Entdeckung sind groß. Die Verabreichung von Uridin könnte tatsächlich die zu verabreichenden Antibiotikadosen reduzieren, wodurch das Risiko der Entstehung von Resistenzen, aber auch potenzieller Nebenwirkungen verringert wird. Aminoglykoside können beispielsweise in hoher Dosis für das Innenohr oder die Nieren toxisch sein.
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Dies ist eine wichtige Entdeckung, die das Spiel für diese Antibiotikaklasse verändern könnte, indem sie deren Anwendung in niedrigeren Konzentrationen ermöglicht und ihren Einsatz auf andere Pathologien wie Endokarditis oder septische Schocks ausweitet", hofft Zeynep Baharoglu.
Eine weitere Perspektive: Uridin an verschiedene Antibiotika zu "heften", um ihnen zu helfen, in Bakterien, insbesondere resistente Bakterien, einzudringen.
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Man muss wissen, dass Uridin bereits klinisch eingesetzt wird; seine Unbedenklichkeit beim Menschen wurde bereits nachgewiesen, was es uns ermöglichen wird, Zeit bei der Synthese neuer Moleküle zu gewinnen, sehr schnell klinische Studien durchzuführen und somit die Markteinführungskosten zu senken", bemerkt Didier Mazel, Leiter der Einheit für Bakterielle Genomplastizität des Institut Pasteur.
Diese Arbeiten zeigen auch, wie wichtig Grundlagenforschung ist. Ohne sie hätte diese Entdeckung, die eine wichtige Rolle im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen spielen könnte, nicht stattgefunden."
Im Jahr 2019 waren laut WHO antibiotikaresistente Bakterien für den Tod von mehr als 6 Millionen Menschen verantwortlich
(4).
Anmerkungen:
(1) Schwere Infektion der inneren Herzwand.
(2)
www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(21)02724-0/fulltext
(3) Nucleosid, das einen Zucker enthält und Bestandteil der RNA ist.
(4)
www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/antimicrobial-resistance
Quelle: Inserm