Antivitamine als neue Antibiotika?

Neuer Ansatz gegen bakterielle Infektionen

Die ständig zunehmenden Antibiotika-Resistenzen gelten als eines der größten Gesundheitsprobleme, die in der nächsten Zeit auf uns zukommen werden. Zahlreiche Erkrankungen, die an für sich mit Antibiotika gut behandelbar sind, werden dann wieder zur tödlichen Gefahr. In der Medizinforschung wird händeringend nach neuen Lösungen gesucht. Ein deutsches Forschungsteam zeigte nun, dass Antivitamine vielversprechende Kandidaten sind, um Antibiotika abzulösen.

Forschende der Universität Göttingen und des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie Göttingen stellen einen neuen Medikamentenansatz gegen bakterielle Infektionen vor. Im Zentrum der Studie stehen sogenannte Antivitamin, die den normalen Vitaminen fast gleichen. Die kleinen Unterschiede sorgen jedoch für einen Effekt, der Bakterien abtötet. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in dem renommierten Fachjournal „Nature Chemical Biology“ vorgestellt.

Antibiotika: Eine Wunderwaffe stumpft ab

Seit der Entdeckung des Penicillins vor rund 100 Jahren zählen Antibiotika zu den bedeutendsten Errungenschaften der modernen Medizin – kaum ein anderes Medikament hat so viele Menschenleben gerettet. Das Einsatzgebiet ist vielfältig und umfasst zahlreiche bakterielle Infektionen wie Lungenentzündungen, über Hirnhautentzündungen bis hin zu sexuell übertragbaren Krankheiten.

Doch die Wunderwaffe wird langsam stumpf. Immer mehr Bakterien entwickeln Resistenzen gegen eingesetzte Antibiotika, wodurch diese wirkungslos werden. Als besonders problematisch gelten multiresistente Erreger, bei denen die meisten gängigen Antibiotika nicht mehr wirken. Bei Betroffenen mit bakteriellen Infektionen, die einen schweren Krankheitsverlauf entwickeln, kann eine vorliegende Multiresistenz zu einem tödlichen Ausgang führen. Die Suche nach Alternativen ist daher von größter Bedeutung in der Medizinforschung.

Antivitamine – eine neue Antibiotikaklasse?

Das Göttinger Forschungsteam hat nun einen neuen vielversprechenden Ansatz einer neuen Klasse von Antibiotika vorgestellt. Es handelt sich dabei um sogenannte Antivitamine, eine Gruppe unterschiedlicher Substanzen, die die Synthese, den Transport oder den Stoffwechsel von Vitaminen beeinträchtigen können. Das Studienteam entschlüsselte den atomaren Wirkmechanismus eines natürlich vorkommenden Antivitamins des Vitamins B1, welches auf Bakterien toxisch wirkt.

Bakterien töten Bakterien mit Antivitaminen

Wie die Forschenden berichten, sind einige Bakterien in der Lage, toxische Formen von lebenswichtigen Vitaminen herzustellen. Diese Antivitamine nutzen sie, um konkurrierende Bakterien auszuschalten. Nur ein einziges Atom, was an einer scheinbar unbedeutenden Stelle an das Vitamin-B1-Molekül angehängt wird, macht das Vitamin zum Antivitamin. Das Team fand nun erstmals heraus, warum das Vitamin B1 dadurch toxisch wird.

Wenn Protonen aufhören zu tanzen

Mithilfe hochauflösender Proteinkristallografie zeigten die Forschenden, dass das Antivitamin ein wichtiges Protein aus dem Zentralstoffwechsel von Bakterien hemmt. Dabei kommen die Protonen, also kleinste positiv geladenes Elementarteilchen, fast vollständig zum Erliegen. Bei funktionstüchtigen Atomen ist gewöhnlich ein regelrechter „Tanz der Protonen“ zu beobachten.

Sand im atomaren Getriebe

„Dieses eine zusätzliche Atom des Antivitamins ist wie das berühmte Sandkorn in einem komplexen Getriebe, das die fein abgestimmte Mechanik blockiert“, erläutert Professor Dr. Kai Tittmann, einer der Forschungsleiter der Studie. Menschliche Proteine scheinen mit dem Antivitamin hingegen vergleichsweise gut klarzukommen.

Antivitamine wirken bei Menschen und Bakterien anders

„Die menschlichen Proteine binden das Antivitamin entweder gar nicht oder so, dass sie nicht ‚vergiftet‘ werden“, ergänzt Professor Dr. Bert de Groot, ein weiterer Forschungsleiter aus dem Studienteam. Die unterschiedliche Wirkung von Antivitaminen auf bakterielle und menschliche Proteine eröffne eine neue Möglichkeit, diese Substanzen als zukünftige Antibiotika einzusetzen, resümieren die Forschenden. (vb)