Identifikation und Charakterisierung antimikrobieller Substanzen mit Antibiofilm-Aktivität aus Kulturüberständen von Bacillus und Lactobacillus Spezies
Allgemeines
Akronym: ANTIBIOFILM
Projektleiter: Prof. Dr. Mathias Pletz
Dr. Oliwia Makarewicz
Team: Mareike Klinger
Forschungsfeld: A Risikoabschätzung und Prävention
Projektnummer: A5.1
Projektlaufzeit: 16.09.2011 bis 15.09.2014
Projektbeschreibung
Sepsis ist eine systemische Erkrankung des Organismus, die hauptsächlich durch Bakterien und deren Toxine ausgelöst wird. Quelle der Bakteriämie (Nachweis von Bakterien im Blut) sind häufig lokale Infektionen, die mit Biofilmbildung einhergehen (z.B. bei Endokarditis, Osteomyelitis, Katheter- und Implantat-assozierten Infektionen, Brandverletzungen, etc.). Bei der Pathogenese von über 50 % der bakteriellen Infektionskrankheiten spielen Biofilme eine wichtige Rolle. Eine epidemiologisch herausragende und aufgrund des demographischen Wandels stetig zunehmende Bedeutung haben dabei Infektionen von Gelenkimplantaten, die praktisch immer mit einer Biofilmbildung einhergehen.
Biofilme sind an Oberflächen adhärierende, in eine Matrix eingebettete bakterielle Gemeinschaften, die aus Monokulturen oder verschiedenen Bakterienspezies bestehen können. Diese Daseinsform vermittelt eine erhöhte Antibiotikaresistenz und schützt die darin lebenden Mikroorganismen vor der Immunantwort. Die Antibiotikaresistenz wird zum Teil durch die Matrix selbst vermittelt (z.B. Inaktivierung durch niedrigen pH-Wert, verminderte Penetration, Akkumulation Antibiotika-degradierender Enzyme). Ein weiterer Mechanismus ist eine verminderte metabolische Aktivität der Bakterienzellen in den tieferen Schichten des Biofilms. Zusätzlich erlaubt der in Biofilmen erleichterte horizontale Gentransfer die schnelle Verbreitung von Resistenzgenen zwischen den einzelnen Bakterienzellen.
Es ist bekannt, dass die Kulturüberstände mancher Mikroorganismen (einschließlich mariner Bacillus Spezies) antimikrobielle Eigenschaften aufweisen. Allerdings wurden die dafür verantwortlichen bioaktiven Substanzen in den meisten Fällen noch nicht identifiziert. Unter den bekannten Substanzen mit Anti-Biofilm-Aktivität findet man Lipopetide, Polyketide, Peptide und N-Acetylhomoserinlaktone.
Ziel dieses Projektes ist die Identifikation und Charakterisierung antimikrobieller Substanzen aus Kulturüberständen bodenlebender Bacillus und probiotischen Lactobacillus Spezies mit Aktivität gegen Biofilme humanpathogener Erreger.
Publikationen
Sobke A, Klinger M, Hermann B, Sachse S, Nietzsche S, Makarewicz O, Keller PM, Pfister W, Straube E. The urinary antibiotic 5-nitro-8-hydroxyquinoline (nitroxoline) reduces the formation and induces the dispersal of Pseudomonas aeruginosa biofilms by chelation of iron and zinc. Antimicrob Agents Chemother. 2012 Nov;56(11):6021-5. doi: 10.1128/AAC.01484-12
Mariappan A, Makarewicz O, Chen XH, Borriss R: Two-Component Response Regulator DegU Controls the Expression of Bacilysin in Plant-Growth-Promoting Bacterium Bacillus amyloliquefaciens FZB42. J Mol Microbiol Biotechnol. 2012 Jun 7, 22(2):114-125.
Kontakt
Tel.: +49 (0)3641 - 9 32 42 27
Universitätsklinikum Jena
Klinik für Innere Medizin II
Abteilung Gastroenterologie, Hepatologie, Infektiologie
Sektion Klinische Infektiologie
Erlanger Allee 101
07747 Jena