Wie Antibiotika Grippeinfektionen gefährlicher machen können
Ärzte wissen bereits, dass der Missbrauch von Antibiotika zu Antibiotikaresistenzen führen kann, die die Bekämpfung von bakteriellen Infektionen wie Lungenentzündung erschweren können. Eine Studie an Mäusen legt nahe, dass der Einsatz von Antibiotika die Lunge auch anfälliger für Virusinfektionen wie die Grippe machen könnte.
Antibiotikaresistenz ist für Forscher und Angehörige der Gesundheitsberufe zu einem dringenden Problem geworden. Dieses Phänomen tritt auf, wenn eine bakterielle Infektion nicht mehr auf die Antibiotika anspricht, die Ärzte normalerweise zur Behandlung verwenden.
Diese Resistenz entsteht häufig aufgrund des Missbrauchs oder des übermäßigen Einsatzes von Antibiotika, da sich viele Menschen auf der ganzen Welt fälschlicherweise für Antibiotika zur Behandlung von Virusinfektionen wie dem Influenzavirus (der Grippe) entscheiden, gegen die diese Medikamente unwirksam sind.
Eine neue Studie an Mäusen von Forschern des Francis Crick Institute in London, Großbritannien, legt nun nahe, dass Antibiotika tatsächlich auch die Lunge auf Virusinfektionen „vorbereiten“ könnten.
Die Ergebnisse der Forscher, die in der Zeitschrift veröffentlicht werden Zellenberichtezeigen auch, dass Darmbakterien eine Art Proteinsignal steuern, das den Zellen, die die Lunge auskleiden, hilft, die Ausbreitung des Grippevirus zu verhindern.
Der Einsatz von Antibiotika stört anscheinend diese Proteinsignalisierung und beeinträchtigt somit diese erste Verteidigungslinie.
"Wir haben festgestellt, dass Antibiotika die Gripperesistenz frühzeitig auslöschen können, was weitere Beweise dafür liefert, dass sie nicht leicht genommen oder verschrieben werden sollten", erklärt der leitende Forscher Andreas Wack, Ph.D.
Antibiotika machen Mäuse anfällig für die Grippe
In der neuen Studie verwendeten Wack und sein Team eine Gruppe von Mäusen mit gesunden Darmbakterien zu Studienbeginn. Über 4 Wochen gaben sie diesen Mäusen eine Mischung von Antibiotika durch ihr Trinkwasser, bevor sie sie mit dem Grippevirus infizierten. Sie infizierten auch einige Mäuse, die sie nicht mit der Antibiotika-Mischung behandelt hatten, damit sie die Ergebnisse vergleichen konnten.
Das Team stellte fest, dass ungefähr 80% der unbehandelten Mäuse mit gesunden Darmbakterien die Infektion mit dem Grippevirus überlebten. Von den Mäusen, die zuvor die Antibiotika-Mischung erhalten hatten, konnte jedoch nur ein Drittel die Virusinfektion überleben.
"Eine unangemessene Verwendung [von Antibiotika] fördert nicht nur die Antibiotikaresistenz und tötet hilfreiche Darmbakterien ab, sondern kann uns auch anfälliger für Viren machen", sagt Wack.
„Dies könnte nicht nur für Menschen, sondern auch für Nutztiere relevant sein, da viele Betriebe auf der ganzen Welt Antibiotika prophylaktisch einsetzen. Weitere Forschungen in diesen Umgebungen sind dringend erforderlich, um festzustellen, ob sie dadurch anfälliger für Virusinfektionen sind “, argumentiert er.
Die Abwehrfunktion von Darmbakterien
Wie genau hat die Einnahme von Antibiotika die Mäuse geschwächt, bevor sie der Grippe ausgesetzt wurden? Die Forscher könnten eine Erklärung für dieses Phänomen haben.
Im Rahmen der Studie stellte das Team außerdem fest, dass die Typ-I-Interferon-Signalübertragung - eine Form der Proteinsignalisierung, die die Reaktion eines Zelltyps reguliert, der die Lunge auskleidet - der Schlüssel ist, um die Replikation des Grippevirus in der Lunge zu verhindern.
Normalerweise steuern Darmbakterien die Interferon-Signalübertragung, indem sie den Lungenzellen „sagen“, dass sie auf das Virus reagieren sollen, die Replikation stoppen und so das Überleben und die Genesung wahrscheinlicher machen.
"Wir waren überrascht zu entdecken, dass die Zellen, die die Lunge auskleiden, und nicht die Immunzellen für die durch Mikrobiota induzierte frühe Gripperesistenz verantwortlich sind", bemerkt Wack.
Der Prozess, durch den Antibiotika die Lunge anfälliger für Virusinfektionen zu machen scheinen, ist komplex und hängt teilweise davon ab, wann und wie die Immunantwort auftritt.
Darmbakterien senden normalerweise Interferonsignale, die das antivirale Gen einschalten Mx1 bei Mäusen entsprechend einem ähnlichen Gen namens MxA in Menschen. Die Behandlung mit Antibiotika verzögert jedoch das Einschalten des antiviralen Gens und beeinträchtigt die Effizienz der Reaktion, die der Körper gegen das Virus auslöst.
„Es dauert ungefähr 2 Tage, bis Immunzellen eine Reaktion auslösen. In dieser Zeit vermehrt sich das Virus in der Lungenschleimhaut“, erklärt Wack.
„Zwei Tage nach der Infektion hatten mit Antibiotika behandelte Mäuse fünfmal mehr Viren in der Lunge. Um dieser größeren Bedrohung zu begegnen, ist die Immunantwort viel stärker und schädlicher, was zu schwerwiegenderen Symptomen und schlechteren Ergebnissen führt “, fährt er fort.
Eine Frage des Timings
Als die Forscher versuchten, die Darmbakterien von mit Antibiotika behandelten Mäusen neu zu bevölkern, um das Gleichgewicht der Mikrobiota wiederherzustellen, stellten sie fest, dass dies die Interferonsignalisierung wieder auf eine normale und wiederhergestellte Grippewiderstand in der Lunge brachte.
Dieses Experiment bestätigte, dass gesunde Darmbakterien für die Regulierung von Immunantworten wichtig sind und dass Antibiotika dieses Gleichgewicht stören können.
„Zusammengenommen zeigen unsere Ergebnisse, dass Darmbakterien dazu beitragen, nicht-immunische Zellen an anderer Stelle im Körper auf einen Angriff vorzubereiten. Sie sind besser vor Grippe geschützt, da antivirale Gene bereits eingeschaltet sind, wenn das Virus eintrifft. Wenn das Virus einen vorbereiteten Organismus infiziert, ist es fast verloren, bevor der Kampf beginnt “, erklärt Wack.
"Im Gegensatz dazu werden die antiviralen Gene ohne Darmbakterien erst dann aktiviert, wenn die Immunantwort einsetzt. Dies ist manchmal zu spät, da sich das Virus bereits um ein Vielfaches vermehrt hat, sodass eine massive, schädliche Immunantwort unvermeidlich ist", sagt er .
Diese Entdeckung könnte Auswirkungen auf das Verständnis der Forscher über die Mechanismen haben, die die natürlichen Abwehrkräfte des Körpers gegen Virusinfektionen antreiben, und sie könnte zu weiteren Studien zu diesem Thema führen.
„Frühere Studien haben sich auf Immunzellen konzentriert, aber wir haben festgestellt, dass die [Lungen-] Auskleidungszellen für die entscheidenden frühen Stadien der Infektion wichtiger sind. Sie sind der einzige Ort, an dem sich das Virus vermehren kann. Sie sind daher das wichtigste Schlachtfeld im Kampf gegen die Grippe. Darmbakterien senden ein Signal, das die Zellen […] vorbereitet hält und verhindert, dass sich das Virus so schnell vermehrt. “
Andreas Wack, Ph.D.
