DECHEMAX Initiative für Chemische Technik und Biotechnologie

Wenn uns Bakterien eine lange Nase zeigen

Wenn uns Bakterien eine lange Nase zeigen

Wenn uns Bakterien eine lange Nase zeigen

Allein in der EU sterben jedes Jahr 25.000 Menschen an einer Entzündung, die von multiresistenten Keimen verursacht wurde - das schätzt die Europäische Seuchenschutzbehörde ECDC. Weltweit sind es laut Forschern mehr als 700.000 Menschen – bis zu zehn Millionen könnten es Hochrechnungen zufolge 2050 sein (Upsala journal of medical sciences: Jasovský, Dušan, et al., 2016). (Die Zeit, Aug 2017)
Bei diesen Zahlen sollten bei uns alle Alarmglocken schrillen. – Leider waren die Bemühungen, die fortschreitende Zahl resistenter Keime in den Griff zu bekommen, bisher noch nicht von allzu viel Erfolg gekrönt. Dabei gibt es durchaus interessante Ansätze und Ideen, die wir euch hier vorstellen möchten. Doch zunächst einmal zum Grundverständnis:

Frage (Klassen 7-11)

Wogegen wirken Antibiotika überhaupt?

Wähle die richtige Antwort aus.
Antibiotika wirken gegen...

Pilze
Bakterien
Viren
Parasiten

Lösung:

Antibiotika wirken gegen Bakterien – eine durch Viren verursachte Grippe ist damit also nicht zu bekämpfen.

Zusatzfrage (Klassenstufen 8-11)

Mikroorganismen wollen – wie alle Lebewesen auf dieser Welt - natürlich überleben. Antibiotika verursachen deshalb einen großen „Selektionsdruck“ auf die Mikroorganismen – sie reagieren und bilden Resistenzen, und es bleiben diejenigen übrig, die mit dem entsprechenden Antibiotikum nicht bekämpft werden können.

Warum treten Antibiotika-resistente Mikroorganismen vorwiegend in Krankenhäusern und in Tierzuchtbetrieben auf?
(Bitte haltet euch bei der Antwort kurz - je mehr ihr schreibt, desto mehr kann auch falsch sein.)

 

Lösung:

Weil (viele und verschiedene) Antibotika dort häufig und über lange Zeiträume eingesetzt werden und auf die Mikroorganismen großen Selektionsdruck Richtung Resistenzbildung erzeugen.

Was bedeutet Multiresistenz? (wähle aus)

Ein Bakterium findet gegen ein Antibiotikum gleich mehrere Wege, um dieses unschädlich zu machen.
Ein Bakterium bildet gegen mehrere Antibiotika gleichzeitig Resistenzen aus.

Lösung:

Richtig ist: Resistenz gegen mehrere Antibiotika gleichzeitig

Wie nennt man ein Antibiotikum, das selten eingesetzt wird und deswegen noch kaum Resistenzen hervorgerufen hat?

 

Lösung:

Reserveantibiotikum
Reserveantibiotika werden gegen multiresistente Erreger, z.B. MRSA, benutzt. Sie werden wohlbehütet und mit sehr viel Bedacht und nur sehr begrenzt und unter Aufsicht eingesetzt, damit die Gefahr von Resistenzen möglichst gering bleibt.

Zusatzfrage (Klassenstufen 9-11)

Suche nach Alternativen

Wenn die Antibiotika, die wir bisher haben, nicht mehr wirken, ist es natürlich eine Möglichkeit, neue Arten von Antibiotika zu finden oder zu entwickeln. Die Suche nach antibiotisch wirksamen Substanzen wird aber immer schwieriger und oft bilden sich Resistenzen gegen neue Medikamente so schnell, dass diese kaum noch eine Chance haben, zum Einsatz zu kommen. Deshalb denkt man über Alternativen zu Antibiotika nach, die uns ebenfalls medizinischen Schutz gewähren können: Außer den Antibiotika hält die Natur noch eine weitere „antibiotische Waffe“ bereit, die sehr spezifisch gegen bestimmte Bakterienarten wirkt. Sie wurde bereits in den 1920er Jahren vorwiegend in Georgien (sehr engagiert war hier der Bakteriologe Georgi Eliava) und in anderen Kaukasus- Ländern medizinisch genutzt. Heute wird sie wieder weltweit intensiv erforscht, um sie breiter insbesondere gegen antibiotikaresistente Keime einsetzen zu können.

Welche "Waffe" ist gemeint?

 

Lösung:

Bakteriophagen, Phagen oder Viren, die nur Bakterien befallen. Man hatte schon vor etwa 100 Jahren die Idee, Phagen oder Viren zu züchten, die speziell Bakterien befallen, um diese auf diese Art unschädlich zu machen. Durch die Entwicklung der Antibiotika geriet diese Art der Bakterien-Bekämpfung allerdings ins Hintertreffen. Heute, wo alle Möglichkeiten genutzt werden müssen, den zunehmend resistent werdenden Bakterien Einhalt zu gebieten, wird dieser Ansatz wieder interessant. Im Zuge neuer Methoden bemüht man sich, Bakteriophagen zu entwickeln, die gezielt für den Menschen gefährliche Bakterien befallen. Hier leistet die synthetische Biologie einen wichtigen Beitrag.

Zusatzfrage (Klassenstufe 10-11)

Ein weiteres neues Therapiekonzept ist der Einsatz antivirulent wirkender Stoffe. Sie verringern die gefährlichen toxischen Wirkungen der Erreger, töten die Erreger selbst aber nicht.

Was bedeutet das für die Bildung von Resistenzen?

 

Lösung:

Der Selektionsdruck zur Ausbildung von Resistenzen gegen den Wirkstoff ist gering, weil dieser Umstand für die Bakterien nicht überlebenswichtig ist.

Zusatzfrage (Klassenstufe 11)

Aber wieso gelingt es den Bakterien eigentlich so schnell, sich genetisch so zu verändern, dass sie Resistenzen bilden können?

Welche Aussage ist falsch?

  • Bakterien vermehren sich sehr schnell. Was bei Menschen viele Jahre dauert, geschieht bei Bakterien innerhalb von Minuten. Dadurch verändern sie sich durch Mutationen, die bei jedem Generationswechsel geschehen, sehr viel schneller als höhere Lebewesen.
  • Die Bakterien lagern die Informationen zur Resistenz in Form getrockneter RNA im Boden ab. Andere Bakterien können diese aufnehmen und die Informationen in ihr Erbgut einbauen.
  • Wenn Mikroorganismen einen Resistenz-Trick herausgefunden und in ihrem Erbgut abgespeichert haben, können sie diese Eigenschaft auch an andere Bakterienarten weitergeben.
  • Bei Bakterien findet sich das Erbgut nicht nur im Zellkern, sondern auch außerhalb, z.B. in sogenannten Plasmiden. Das sind ringförmige DNA-Moleküle, die sich autonom vermehren und auch recht leicht auf andere Bakterien und sogar Bakterienarten übertragen werden können.

Lösung:

Falsch ist die Aussage über die getrocknete DNA im Boden.
Hier ist allerdings Selbstkritik angesagt: Da wir in der 4. Auswahlantwort von einem "Zellkern" reden, den Bakterien eigentlich gar nicht haben, ist auch diese Aussage nicht wirklich richtig. Wir werten eure Antwort also auch als richtig, wenn ihr diese Antwort ausgewählt habt.

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