Kolonie im Körper

Die Mikrobiologin Débora Coraça-Huber erforscht an der Medizinischen Universität die Entstehung und das Verhalten von Biofilmen auf körperfremden Oberflächen, um einen Weg zu finden, das Infektionsrisiko nach einer Implantation zu verringern.

Bakterien sind überall, in unserer Umgebung, in Lebensmitteln, in unserem Körper. Die Mikroorganismen sind nicht automatisch schlecht, können allerdings zu ernsthaften Erkrankungen und gesundheitlichen Problemen führen – zum Beispiel im Fall von Implantationen, wo sie häufig zu gefährlichen Infektionen und Entzündungen führen.

Die Ursache solcher Infektionen sind sogenannte Biofilme. „Implantate und jede andere Art von Fremdkörper aus Metall oder Kunststoff, die mit dem Körper intern in Kontakt kommt, zum Beispiel auch Katheter oder Leitungen, können von Bakterien besiedelt werden“, erklärt Débora Coraça-Huber, die sich an der Medizinischen Universität Innsbruck seit mehr als zehn Jahren mit diesem Problem befasst. „Die Bakterien, die in Kontakt mit der körperfremden Oberfläche kommen, formen innerhalb weniger Stunden einen Biofilm, den man sich wie eine Art organisierte Kolonie vorstellen kann.“

Verhaltensauffällig

Die Organismen in einem Biofilm verhalten sich komplett anders als Bakterien, die frei im Blut oder Gewebe vorhanden sind. Sie kommunizieren und agieren als Gemeinschaft und schützen sich durch Schleimbildung vor Angriffen durch das Immunsystem oder Antibiotika. „Damit Antibiotika wirken, müssen die Bakterien aktiv, sehr lebendig sein. Bei den Biofilmbakterien kann der Stoffwechsel viel niedriger als normal sein, sie befinden sich mehr oder weniger im Schlafmodus“, so Coraça-Huber. „Dazu kommt, dass der Schleim eine mechanische Barriere ist, durch die das Antibiotikum nicht durchkommt.“

Genau das führt bei Implantationen häufig zu Komplikationen. Die Forscherin nennt als Beispiel ein Hüftimplantat. „Wenn der Film darauf wächst, führt das zu einer Infektion und dann zu einer lokalen Entzündung, und das kann zu Lockerung und Verlust des Implantats führen.“ Man müsse das Implantat dann herausholen, die Infektion mit Antibiotikum behandeln, eventuell Teile des Gewebes entfernen und dann ein neues Implantat einsetzen – was gerade bei älteren Patienten eine schwierige und anstrengende Prozedur sein kann. „Für ältere Menschen und durch Krebs oder eine andere systemische Erkrankung geschwächte Patienten besteht ein größeres Risiko. Da können solche Infektionen sogar gefährlicher sein als manche Arten von Krebs, zum Beispiel Brustkrebs oder Prostatakrebs.“

Verschiedene Ansätze

Débora Coraça-Huber und ihr Team versuchen, diese Art von Bakterien besser zu verstehen und so Tools oder Methoden zu finden, mit denen man das Wachstum von Biofilm verhindern kann. Ein Ansatz ist hier, nach einem Material zu suchen, auf dem sich kein Biofilm ansiedeln kann. Bisher konnte man hier aber noch keinen Durchbruch verzeichnen. „Es gibt noch keine Oberfläche, die nicht von Biofilm besiedelt werden kann. Von Glas ließe sich ein Biofilm relativ leicht entfernen, aber man kann natürlich keine Implantate aus Glas verwenden“, erzählt sie.

Das sei ein riesiges und wichtiges Forschungsgebiet, aber es sei schwierig, hier eine Lösung zu finden. Sie legt den Fokus ihrer Forschung deshalb momentan auf einen anderen Ansatz. „Ich glaube, dass man sich auf das Immunsystem und Möglichkeiten, wie man es stärken kann, konzentrieren sollte“, sagt die Biologin. In einer klinischen Studie mit gesunden Patienten, denen nach Frakturen für einige Monate Platten und Schrauben in die Hand eingesetzt wurden, habe sich nach der Heilung und Entfernung dieser Teile gezeigt, dass keiner der Patienten eine klinische Infektion hatte – obwohl bei 80 Prozent der evaluierten Personen Biofilme nachgewiesen werden konnten. „Das deutet darauf hin, dass unser Körper eventuell sogar Biofilm verträgt. Die große Frage ist hier der Zusammenhang mit dem Immunsystem“, so Coraça-Huber.

Pars pro toto

Die Lösung könne also darin liegen, nicht nur lokal am Ort des Implantats zu schauen, sondern den Körper als Ganzes zu betrachten. „Wenn eine Person kein Defizit von Mikro- und Makronährstoffen und keine anderen Erkrankungen oder chronischen Entzündungen hat, kann man eine Infektion besser bekämpfen, und das könnte man sich auch bei Biofilmen zunutze machen“, sagt sie. „Vielleicht finden wir eine Möglichkeit, Patienten so auf eine Implantation vorzubereiten, dass das Immunsystem dafür gerüstet ist und Infektionen unterbinden kann.“

Zur Person:

Die gebürtige Brasilianerin Débora Coraça-Huber ist Biologin und habilitierte Mikrobioligin. Sie beschäftigt sich seit 2010 im Rahmen einer Senior-Scientist-Stelle an der Medizinischen Universität Innsbruck mit Biofilmen. 

Kolonie  im Körper
Kommen Bakterien in Kontakt mit köperfremden Oberflächen, bilden sie eine Biofilm.

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