Infolge einer Antibiotika-Therapie kann es zu blutigem Durchfall und Bauchkrämpfen kommen. Diese sogenannte antibiotika-assoziierte hämorrhagische Kolitis wird vom Darmbakterium Klebsiella oxytoca und den von ihm produzierten Giftstoffen ausgelöst. Wie diese Bakterien, bzw. ihre Enterotoxine den menschlichen Darm schädigen, wenn sie überhandnehmen, haben Grazer BioTechMed-Forscher erforscht.
Wenn aufgrund von Infektionen Antibiotika verabreicht werden, bekämpfen die Medikamente nicht nur die Infektionserreger, sondern töten auch Bakterien der natürlichen Darmflora. Das kann zu einem dramatischen Ungleichgewicht innerhalb der Mikroben im Darm führen. So wird u.a. das Wachstum des antibiotikaresistenten Bakteriums Klebsiella oxytoca, das sich bei gesunden Menschen unauffällig verhält, durch die Einnahme von Antibiotika begünstigt. Der penicillinresistente Darmbewohner, der im Normalfall von der restlichen Darmflora in Schach gehalten wird, kann übermäßig stark anwachsen und dominiert schließlich die gesamte Darmflora.
Die Forscher des Grazer BioTechMed-Verbundes der Universität und Med-Uni Graz haben bereits vor einigen Jahren in Zellkulturen der Maus gezeigt, dass gewisse Stämme dieses Bakteriums Stoffwechselprodukte bilden, die giftig für die Zellen der Darmschleimhaut sind. Was dabei genau vor sich geht, hat das Team rund um Ellen Zechner (Uni Graz) und Christoph Högenauer (Med-Uni Graz) nun erstmals anhand von Darmzellen des menschlichen Organismus beobachtet und in der amerikanischen Fachzeitschrift PNAS* publiziert. Laut Ellen Zechner sei es "eine enorme Herausforderung, die Vorgänge, die wir an Modellorganismus im Labor beobachten, im menschlichen Darm eins zu eins zu bestätigen".
Toxische Substanzen in perfekter Teamarbeit
Das Team hat anhand der aus Darmspülungen und Stuhlproben gewonnenen Darmzellen nachgewiesen, dass das Bakterium zwei verschiedene toxische Substanzen bildet: "Eine davon zerstört die DNA der Wirtszellen, die andere behindert deren Zellteilungsprozess", schilderte die Grazer Erstautorin Katrin Unterhauser vom Institut für Molekulare Biowissenschaften der Universität Graz. Die beiden Metaboliten leisten laut Unterhauser perfekte Teamarbeit. Tilimycin greift demnach die menschliche DNA gezielt an und kann somit Schaden am genetischen Material der Zelle hervorrufen. Tilivallin legt einen wichtigen Schritt im Zellteilungsprozess lahm, was wiederum Fehlbildungen nach sich zieht. Das führt dazu, dass die Barriere zwischen den Bakterien im Darm und dem menschlichen Körper nicht aufrechterhalten werden: Die Folge ist eine schwere Darmentzündung mit blutigen Durchfällen.
"Wir wissen jetzt sicher, dass diese beiden Toxine die Kolitis verursachen und wir kennen ihre Angriffsziele", fasste Unterhauser auf Nachfrage der APA zusammen. Die Erkenntnisse könnten sowohl die spezifische Diagnose der hämorrhagischen Kolitis erleichtern und die unerwünschte Nebenwirkungen von Antibiotika ließen sich abmildern.
Tritt das Krankheitsbild auf, sei es entscheidend, das ursächliche Antibiotikum sofort abzusetzen. Das gebe der Darmflora die Chance sich wieder zu regenerieren und führe zur Reduzierung von Klebsiella oxytoca hin zu einem unschädlichen Ausmaß.
*(K. Unterhauser, L. Pöltl, G. Schneditz, Ch. Högenauer, E. Zechner et al.: "Klebsiella oxytoca enterotoxins tilimycin and tilivalline have distinct host DNA damaging and microtubule stabilizing activities." doi/10.1073/pnas.18191541169)