Darmflora mit unterschiedlichen Bakterien
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Biofilm: Der Überlebenskünstler im Kampf gegen Antibiotika

In unserem Darm lebt eine vielschichtige Gemeinschaft von Mikroorganismen, der Biofilm. Dieser Biofilm, eine schleimige, zähe Schicht auf der Oberfläche unseres Darms, ermöglicht es den Mikroorganismen, sich gegen Antibiotika zu wehren. Wissenschaftliche Studien belegen alarmierend hohe Todesraten durch Antibiotikaresistenz. Doch was macht den Biofilm so widerstandsfähig?
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Der Biofilm

Der Biofilm im Darm besteht aus einer Gemeinschaft von Mikroorganismen, die für sich selbst eine schützende Schicht an der Oberfläche des Darms bilden. Diese Gemeinschaft bietet den Mikroorganismen zahlreiche Vorteile, einschließlich einer erhöhten Resistenz gegenüber Antibiotika.

Antibiotika-Resistenzen

Laut einer Studie, die 2019 in "The Lancet" veröffentlicht wurde, waren Antibiotika-resistente Erreger direkt für den Tod von schätzungsweise 1,2 Millionen Menschen verantwortlich. Zudem spielten diese Infektionen eine mitverantwortliche Rolle bei fast fünf Millionen Todesfällen. Dies unterstreicht die globalen Auswirkungen von Antibiotikaresistenzen und zeigt, dass sie zu den führenden Todesursachen weltweit gehören (1).

Es gibt eine Vielzahl von Gründen für die Antibiotikaresistenz des Darm-Biofilms. Im Folgenden werden die Faktoren erklärt:

Schutzmechanismus

Studien haben gezeigt, dass die 3-dimensionale Matrix des Biofilms im Darm wie eine Art Schutzschild wirkt, das verhindert, dass Antibiotika eindringen können (2). Diese Schutzstruktur macht die Bakterien im Biofilm bis zu tausendmal resistenter gegen Antibiotika als einzelne Bakterien (3).

Abbau von Antibiotika

Bakterien im Biofilm produzieren spezielle Enzyme, Beta-Lactamasen genannt, die Antibiotika effizient abbauen. Dies führt dazu, dass die Antibiotika neutralisiert werden, bevor sie tief in den Biofilm eindringen können. Zusätzlich schaffen die inneren Bedingungen des Biofilms, wie beispielsweise ein niedriger pH-Wert, Umstände, die viele Antibiotika unwirksam machen.

Austausch eines „Schutz-Gens“

Bakterien in Biofilmen wachsen langsamer und nehmen Antibiotika nicht so schnell auf. Sie haben oft spezielle Gene, die sie resistent gegen Antibiotika machen. Weil sie so nah beieinander leben, können sie diese Gene leicht untereinander austauschen. Ein Prozess, der als horizontaler Gentransfer bekannt ist. Das nutzen sie als Schutzschild gegen Antibiotika (4).

Unsterbliche Kolonien

Die Biofilm-Matrix schützt nicht nur die Bakterien, sondern verhindert auch den Zugang von Sauerstoff und Nahrung. Daher gehen Bakterien, die tief im Biofilm leben, mangels Nahrung in eine Art Schlafzustand über.

In diesem Zustand teilen sie sich nicht mehr und werden dadurch gegen viele Antibiotika resistent, die hauptsächlich auf wachsende Bakterien wirken. Man bräuchte eine 1.000-fach höhere Dosis an Antibiotika, um Bakterien in Biofilmen zu töten als in normalen Kulturen.

Selbst wenn eine Antibiotikabehandlung die Mehrheit der Bakterien in einem Biofilm abtötet, können die zurückbleibenden "Persister"-Zellen, den Biofilm innerhalb von 24 Stunden wieder regenerieren.

Fazit

Die Forschung setzt den Fokus darauf, den zähen Biofilm-Schleim zu zersetzen. Dies kann allerdings zur Folge haben, dass viele Toxine, die im Biofilm festsitzen, freigesetzt werden. Auch werden die schädlichen Bakterien und die schlafenden Bakterien aktiviert. Alles schwirrt erstmal frei im Darm umher, was oft zu einer Rückvergiftung führen kann. Im zweiten Schritt sollen die Bakterien dann mit einer Antibiotika-Behandlung abgetötet werden.

Viel einfacher und sanfter, ohne schlafende Hunde zu wecken, ist eine natürliche Methode. Sie löst den Biofilm im Ganzen von der Darmwand und er flutscht wie ein normaler Stuhlgang raus aus dem Darm.

Quellen

  1. Murray, C. J. L., Ikuta, K. S., Sharara, F., Swetschinski, L. R., Aguilar, G. R., Gray, A. P., Han, C., Bisignano, C., Rao, P. C., Wool, E., Johnson, S., Browne, A. J., Chipeta, M. G., Fell, F., Hackett, S., Haines-Woodhouse, G., Hamadani, B. H. K., Kumaran, E., McManigal, B., . . . Naghavi, M. (2022). Global Burden of Bacterial Antimicrobial Resistance in 2019: A Systematic analysis. The Lancet, 399(10325), 629–655. [Online verfügbar]
  2. Khan, J., Tarar, S. M., Gul, I., Nawaz, U. & Arshad, M. (2021). Challenges of antibiotic resistance biofilms and potential combating strategies: a review. 3 biotech, 11(4). [Online verfügbar]
  3. Potera, C. (2010, 1. Juli). ANTIBIOTIC RESISTANCE: biofilm dispersing agent rejuvenates older antibiotics. PubMed Central (PMC). [Online verfügbar]
  4. Hall, C. W. & Mah, T. (2017). Molecular mechanisms of biofilm-based antibiotic resistance and tolerance in pathogenic bacteria. FEMS Microbiology Reviews, 41(3), 276–301. [Online verfügbar]
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