Mit Gallium gegen resistente Keime

Seattle (USA) - Für bakterielle Krankheitserreger ist es nicht einfach, ihren Bedarf an Eisen zu decken, da die Konzentration an freien Eisenionen im Körper äußerst gering ist. Das Metall ist ein Bestandteil mehrerer lebenswichtiger Enzyme. Die Eisenaufnahme des Erregers zu verhindern, ist daher eine erfolgversprechende Strategie, um eine Infektion zu bekämpfen. Amerikanische Mediziner haben dazu jetzt das Metall Gallium als trojanisches Pferd gegen Pseudomonaden eingesetzt. Aufgrund der ähnlichen Ionengröße beider Metalle nahmen die Bakterien aktiv Gallium- anstelle von Eisenionen auf. Das blockierte wichtige Stoffwechselwege und stoppte in Tierversuchen und einer klinischen Pilotstudie die Vermehrung der Erreger von Lungeninfektionen, berichten die Forscher im Fachblatt „Science Translational Medicine“.

„Gallium dient den Bakterien nicht als Nährstoff so wie Eisen, sondern es schädigt sie“, sagt Christopher Goss aus der Arbeitsgruppe von Pradeep Singh von der University of Washington in Seattle. Daher könnte ein therapeutischer Einsatz des Metalls gegen Krankheitserreger eine alternative Form der antibiotischen Behandlung sein. Das überprüften die Forscher zunächst mit Mäusen, deren Lungen mit Pseudomonas aeruginosa infiziert waren. Diese Bakterien vermehren sich in einer selbst produzierten schützenden Schleimschicht, einem sogenannten Biofilm. Sie zählen zu den hartnäckigsten Erregern chronischer Lungeninfektionen von Mukoviszidosepatienten.

Schon eine einmalige Injektion geringer Mengen von Galliumnitrat erhöhte die Überlebensrate der Tiere beträchtlich. Die Behandlung blockierte bakterielle Stoffwechselwege, an denen eisenhaltige Enzyme beteiligt sind. Dazu zählen die DNA-Synthese und die Abwehr reaktiver Sauerstoffverbindungen. Aus früheren Untersuchungen war bekannt, dass Gallium auch gegen Stämme von Pseudomonaden wirksam ist, die bereits gegen mehrere Antibiotika resistent geworden sind. In Labortests konnten die Forscher eine verstärkte, synergistische keimtötende Wirkung beim kombinierten Einsatz von Gallium und einem Antibiotikum wie Colistin oder Tobramycin nachweisen.

Erfolgreich verlief auch eine kleine Studie, an der 20 Mukoviszidosepatienten teilnahmen, die an einer chronischen, durch Pseudomonas aeruginosa verursachten Lungeninfektion litten. Nach intravenöser Verabreichung von Galliumnitrat über einen Zeitraum von fünf Tagen verbesserte sich die Lungenfunktion der Probanden deutlich, auch wenn die Keimzahlen in den Sputumproben nur wenig abnahmen. Die Forscher vermuten, dass die Galliumbehandlung nicht nur das Bakterienwachstum bremste, sondern auch entzündungshemmend wirkte und den Biofilm teilweise zerstörte. Schädliche Nebenwirkungen wurden nicht beobachtet. Ob das Galliumsalz auch mit Tabletten oder durch Inhalation verabreicht werden kann, müssen größere Studien noch prüfen.