Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Aminoglykosid-Antibiotika, eine wichtige Arzneimittelklasse gegen schwere bakterielle Infektionen, nicht durch passive Diffusion, sondern durch die Übernahme von Zuckertransportern in Bakterien eindringen. Dieser Durchbruch, der am 5. September 2025 in Science Advances von Forschern des Institut Pasteur und angeschlossener Institutionen veröffentlicht wurde, könnte die Antibiotika-Behandlungsstrategien revolutionieren, insbesondere angesichts der zunehmenden Antibiotikaresistenz.
Das seit langem bestehende Geheimnis des Eintritts von Antibiotika
Jahrzehntelang blieb unklar, wie Aminoglykoside die bakterielle Abwehr durchbrechen konnten. Diese Antibiotika töten effektiv Bakterien wie Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa und Staphylococcus aureus, indem sie die Proteinsynthese blockieren. Einige Stämme, darunter zunehmend resistente E. coli, haben Wege entwickelt, sich einer Behandlung zu entziehen, was 2019 zu schätzungsweise 829.000 Todesfällen weltweit beitrug. Die vorherrschende Theorie ging davon aus, dass Aminoglykoside passiv die bakterielle Zellhülle passieren, doch neue Erkenntnisse belegen, dass dies nicht der Fall ist.
Die Rolle von Zuckertransportern
Die Forscher stießen zunächst auf diese Entdeckung, als sie bakterielle Stressreaktionen auf Antibiotika bei Vibrio cholerae untersuchten. Sie beobachteten einen Zusammenhang zwischen der Wirksamkeit von Antibiotika und dem Vorhandensein von Zuckertransportern – molekularen „Gateways“, die Bakterien nutzen, um essentielle Kohlenhydrate wie Glukose, Saccharose und Fruktose zu importieren. Fasziniert untersuchten sie diesen Mechanismus in E. coli.
Mithilfe fluoreszierender Aminoglykoside beobachteten sie direkt, wie Antibiotika über diese Zuckertransporter aktiv in Bakterienzellen eindringen. Dies ist das erste Mal, dass ein Antibiotikum nachweislich diesen Transportweg nutzt. „Es war ein unerwarteter Befund“, erklärt Zeynep Baharoglu, Hauptautorin und Forschungsdirektorin am Institut Pasteur. „Aber die Daten waren unbestreitbar.“
Steigerung der Antibiotikawirksamkeit mit Uridin
Das Team erkannte, dass Zuckertransporter nicht fixiert sind; Ihre Anzahl schwankt je nach Umgebung. Indem sie die Verfügbarkeit bestimmter Zucker manipulieren, könnten sie möglicherweise die Transporterhäufigkeit und damit die Antibiotikapermeabilität erhöhen.
Nach dem Screening von 200 Verbindungen identifizierten sie Uridin als einen besonders wirksamen Kandidaten. In beiden menschlichen biologischen Proben, die mit E. In coli – und Tiermodellen für Harnwegsinfektionen verdoppelte Uridin die Anzahl der Zuckertransporter, was zu einer zehnfachen Erhöhung der bakteriellen Empfindlichkeit gegenüber Aminoglykosiden führte. Bemerkenswerterweise wurden sogar arzneimittelresistente und multiresistente Stämme wieder anfällig, wenn Uridin vorhanden war.
Auswirkungen auf Antibiotikaresistenzen und zukünftige Behandlungen
Diese Entdeckung hat weitreichende Auswirkungen. Durch die Verabreichung von Uridin zusammen mit Aminoglykosiden können Ärzte möglicherweise die Dosierung von Antibiotika reduzieren, wodurch das Risiko einer weiteren Resistenzentwicklung minimiert und toxische Nebenwirkungen verringert werden. Hohe Dosen von Aminoglykosiden können das Innenohr und die Nieren schädigen, ein Problem, das durch niedrigere Dosen gemildert werden könnte.
„Dies ist eine wichtige Entdeckung, die für diese Antibiotikaklasse von entscheidender Bedeutung sein könnte“, sagt Baharoglu. „Es könnte uns ermöglichen, niedrigere Konzentrationen oder kürzere Behandlungszeiten zu verwenden und so den Nutzen dieser Medikamente zu erhöhen.“
Eine andere Möglichkeit besteht darin, Uridin auf andere Antibiotika aufzupfropfen, um deren Eintritt in resistente Bakterien zu verbessern. Die Tatsache, dass Uridin bereits klinisch eingesetzt wird und seine Unbedenklichkeit für den Menschen nachgewiesen hat, könnte die Entwicklung und Erprobung dieser neuen Strategien beschleunigen.
Ein entscheidender Schritt im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen
Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass antibiotikaresistente Bakterien im Jahr 2019 für über 6 Millionen Todesfälle verantwortlich waren. Diese Studie unterstreicht die Bedeutung grundlegender wissenschaftlicher Untersuchungen bei der Bewältigung dieser wachsenden globalen Bedrohung. „Ohne diese Grundlagenforschung wäre diese Entdeckung, die eine Schlüsselrolle in zukünftigen Strategien zur Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen spielen könnte, nicht möglich gewesen“, schließt Didier Mazel, Leiter der Abteilung Bakterielle Genomplastizität am Institut Pasteur. Dieser Durchbruch gibt neue Hoffnung im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen, indem er einen neuen Mechanismus zur Verbesserung der Wirksamkeit bestehender Medikamente freischaltet
