Potenzielle Waffe gegen Krankheitserreger: Forscher haben eine ungewöhnliche Alternative zu herkömmlichen Antibiotika entdeckt: Gallium. Das Metall stört den Stoffwechsel von Bakterien und hindert sie auf diese Weise an der Vermehrung. Wie erste Tests mit Mäusen und Menschen zeigen, kann Gallium dank dieser Eigenschaften durch Krankenhauskeime ausgelöste Lungeninfektionen lindern. Dabei scheint es keine nennenswerten Nebenwirkungen zu haben.
Bevor sie moderne Antibiotika kannten, nutzten Mediziner mitunter Stoffe wie Kupfer und Quecksilber zur Bekämpfung von Keimen. Viele Metalle waren bereits in der Antike für ihre antibakterielle Wirkung bekannt. Angesichts des zunehmenden Problems der Antibiotika-Resistenzen besinnen sich manche Forscher inzwischen auf diese alte Tradition zurück: Könnten bestimmte Metalle eine Alternative zu den bewährten Mitteln sein?
Christopher Goss von der University of Washington in Seattle und seine Kollegen haben dies nun für Gallium untersucht. Die Idee dahinter: Gallium hat eine ähnliche Struktur wie Eisen, das Bakterien als Nährstoff für ihren Stoffwechsel benötigen. Das Metall könnte sich demnach wie ein trojanisches Pferd ins metabolische System der Krankheitserreger einschleusen – mit fatalen Folgen. „Gallium kann die Bakterien nicht nur nicht nähren, es schadet ihnen sogar“, erklärt Goss.
Gehemmtes Wachstum
Soweit die Theorie: Wie gut das in der Praxis funktioniert, testeten die Wissenschaftler an Pseudomonas aeruginosa. Dieses Bakterium gehört zu den typischen Krankenhauskeimen und verursacht unter anderem schwere Lungeninfektionen. Experimente mit Sputum-Proben von infizierten Patienten zeigten, dass schon geringe Gallium-Konzentrationen das Wachstum der Keime hemmten. Offenbar stört das Metall eisenabhängige Enzyme und verhindert auf diese Weise, dass sich die Erreger vermehren.
Weitere Untersuchungen ergaben, dass die Keime nur so langsam Resistenzen gegen Gallium entwickelten, wie dies auch bei erfolgreichen Antibiotika der Fall ist. Darüber hinaus schien die Behandlung besonders effektiv zu sein, wenn sie mit gängigen Mitteln wie Colistin kombiniert wurde. Ähnlich vielversprechende Effekte zeigten sich auch im Tierversuch: Bei Mäusen mit P. aeruginosa-Infektion senkte eine intravenöse Gallium-Gabe die Bakterienlast deutlich und verbesserte die Überlebenschancen der Nager.
Verbesserte Lungenfunktion
In einem letzten Schritt stellten die Forscher das Metall in Tests mit Mukoviszidose-Patienten auf die Probe. Betroffene dieser Erbkrankheit leiden häufig unter wiederkehrenden und schweren Lungenentzündungen, die durch Keime wie P. aeruginosa ausgelöst werden können. Für den Versuch bekamen 20 Probanden mit chronischem Lungeninfekt 28 Tage lang täglich eine Dosis Gallium verabreicht. Dabei zeichnete sich nicht nur ab, dass das Metall keine ernsten Nebenwirkungen verursachte – es vermochte auch die Lungenfunktion der Patienten zu verbessern.
„Unsere vorläufige Studie legt nahe, dass Gallium sicher und wirksam ist. Das sind spannende Ergebnisse – doch weitere Untersuchungen müssen erst zeigen, ob das Metall wirklich als Routinemedikament gegen bakterielle Infektionen taugt“, sagt Goss. Die Nährstoffversorgung von Bakterien zu unterbinden, ist kein ganz neuer Ansatz und die Entwicklung solcher Medikamente ist in der Vergangenheit immer wieder gescheitert, wie die Forscher betonen. Sie hoffen, dass sie mit ihrer Gallium-basierten Therapie erfolgreicher sein werden. (Science Translational Medicine, 2018; doi: 10.1126/scitranslmed.aat7520)
(AAAS/ University of Washington, 27.09.2018 – DAL)
