Antibiotikaresistenz und Fitnessverlust
Die zunehmende Antibiotikaresistenz in verschiedenen Bakterienkulturen ist ein besorgniserregendes Phänomen. Über den horizontalen Gentransfer werden mobile genetische Elemente bewegt, die Gene zur antimikrobiellen Resistenz enthalten können. Eines dieser Transfergene, ein konjugatives Transposon (cTn), Tn916, wurde in einer Vielzahl von Bakterien entdeckt. Das Tn916 ist für die Resistenz gegenüber Tetrazyklin und sonstiger antimikrobieller Stoffe verantwortlich. Im Rahmen des von der EU geförderten BIOCHARGE-Projekts wurde der große Genus Enterococcus untersucht, der sich für gewöhnlich im menschlichen und tierischen Darm befindet. Es gibt 17 verschiedene Arten, E. faecalis und E. faecium lösen allerdings am häufigsten Infektionen beim Menschen aus. Es gilt als bewiesen, dass die Erlangung antibiotischer Resistenz zu einem Fitnessverlust des Bakteriums führt. Während die Tn916-Vielfalt im Fokus stand, untersuchten die Wissenschaftler, inwiefern sich das Tragen des Elements auf das Überleben 100 tetrazyklinresistenter Stämme, einschließlich 7 verschiedener Enterokokken-Stämme, auswirkt. Die Forscher untersuchten die Polymerase-Kettenreaktion, um die Bildung Tn916-ähnlicher cTn zu verstärken. Daraufhin folgte eine Analyse des Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus. Die Tn916-Vielfalt in den 100 aus China, Dänemark, England, Portugal, Spanien, Schweden und den Vereinigten Staaten kommenden Stämmen war erstaunlich gering. In anderen Genera wie bspw. oraler Streptokokken ist die Variation dieser Elemente weitaus größer. Bei Betrachtung der Wachstumsraten von Bakterien, die sich am Tn916 und am Tn6000, einem weiteren Mitglied der Familie, ansiedelten, entdeckten die Wissenschaftler eine Vielzahl biologischer Kosten für die Bakterien. Die Fitnesskosten lagen bei Tn6000 nur bei etwa 3 %, bei Tn916 lagen diese allerdings bei hohen 16,7 %. Weitere Forschung ergab, dass wenn die Bakterien das Tn916 zum ersten Mal aufnehmen, die Kosten sehr hoch sind – diese betragen bis zu 46 %. Nach nur 700 Generationen ohne Tetrazyklin sanken die Kosten allerdings, was das weltweit hohe Tn916-Vorkommen erklärt. Unter Verwendung einer Knockout-Mutation erkannten die Forscher ebenfalls, dass die Resistenzstabilität durchgehend bei 100 % blieb. Die Ergebnisse des BIOCHARGE-Projekts zeigen, dass sich Bakterien nach der Aufnahme von Resistenzgenen innerhalb kürzester Zeit an den Verlust biologischer Fitness anpassen können. Da die Resistenzgene im Darmbakterium Enterococcus stabil bleiben, ist es unwahrscheinlich, dass die breite Verwendung von Tetrazyklin das Vorkommen dieser Resistenzart verringert.
Schlüsselbegriffe
Antibiotikaresistenz, Resistenzmanagement, Tetrazyklin, Enterococcus, biologische Fitness
