Medikamentöse Bekämpfungsmöglichkeiten · • Bayvarol®: ± Resistenz, Zulassung abgelaufen
NPK2011: Resistenz und Toleranz bei Bakterien - Ist Silber mehr als ein Edelmetall?
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Health & Medicine
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Transcript of NPK2011: Resistenz und Toleranz bei Bakterien - Ist Silber mehr als ein Edelmetall?
Resistenz und Toleranz – Ist Silber mehr als ein Edelmetall? Thomas U. Keller, Mikrobiologe/Biochemiker Niederrheinischer Pflegekongress 28.-29.09.2011
Mannschaftssport
Wie funktioniert diese Verteidigung?
Überlebensstrategien: Teambildung
Kolonisierung neuer Welten
Der Biofilm
Das Team
FC Augenklinik Augsburg
Jo M. Martin et al. Molecular Biology: New Dimension for Cutaneous Biology and Wound Healing; J. of Invetigatind Dermatology, Vol 130, 2010
Jo M. Martin et al. Molecular Biology: New Dimension for Cutaneous Biology and Wound Healing; J. of Invetigatind Dermatology, Vol 130, 2010
Das Leben im Biofilm (Genetic finger printing)
Das Leben im Biofilm (Genetic finger printing)
Jo M. Martin et al. Molecular Biology: New Dimension for Cutaneous Biology and Wound Healing; J. of Invetigatind Dermatology, Vol 130, 2010
Der Biofilm ist eine organisierte Gemeinschaft verschiedener Kulturen
Der Zusammensetzung des Biofilms hängt von der Wunde ab
Im Biofilm herrscht eine Symbiose zwischen anaeroben und aeroben Bakterienarten.
Die vorhandenen Rohstoffe (Exudat) bestimmen den Alltag
Das Leben im Biofilm (Genetic finger printing)
Jo M. Martin et al. Molecular Biology: New Dimension for Cutaneous Biology and Wound Healing; J. of Invetigatind Dermatology, Vol 130, 2010
Der Schutz
Die Abwehrlinie
Der Biofilm
Abwehr von Feinden
Abwehrkampf der Natur: Antibiotika
Survival of the fittest
Antibiotika
Antibiotika (v. altgriech. ἀντί- „anstelle, gegen“ und βίος „Leben“ mit lateinischer Endung; Einzahl Antibiotikum) sind im ursprünglichen Sinne natürlich gebildete, niedermolekulare Stoffwechselprodukte von Pilzen oder Bakterien, die schon in geringer Konzentration das Wachstum von anderen Mikroorganismen hemmen oder diese abtöten.
Rettich
Blausäure
Atembeschwerden
Antibiotika in der modernen Medizin
Proteinsynthese: Aminoglykoside
Lincosamide
Makrolide Oxazolinoide
Tetracycline
Struktur und Funktion der DNA: Chinoline
Nitrofurane
Nitrimidazole
Zellwandaufbau: Bactracin
B-Laktam-Antibiotika
Fostomycin
Glykopeptide
Struktur und Funktion der Zellmembran: Colistin
Polymyxin
Ribosomen: Rifampcin
Folsäuresynthese Sulfonamide
Trimethoprin
Antibiotika in der modernen Medizin
Die meisten eingesetzten Antibiotika sind chemisch –kommen in der Natur in der Form nicht vor Die meisten Antibiotika sind max. 70 Jahre alt
Die Möglichkeit der weiteren chemischen Modifikationen sind beschränkt
Der Vorrat an neuen Antibiotika sinkt
Antibiotika in der modernen Medizin
Abwehrkampf der Bakterien I: Die Resistenz
Mechanismus der Resistenzbildung
Erkennnen
Abwehren
Weitersagen
Immunsystem
Erkennen Beta-Lactam Ring
Abwehren
Resistenz gegen Antibiotika:
• Synthese von Enzymen (spontane Mutation,
selektive Mutation)
• Stören/zerstören der 3D-Struktur
• Inaktivieren der aktiven Komponente
• Zerlegung in Einzelmoleküle
Weitersagen
Plasmid
Weitersagen zwischen gleichen Stämmen
MRSA=Methicillin-resistente Staph. aureus
EHEC
Weitersagen zwischen verschiedenen Stämmen
VRSA= Vancomycin resistente Staph. aureus
Abwehrkampf der Bakterien II: Die Toleranz
Survival of the fittest
Resistent! Resistent?
Nature: Vol 467/2 September 2010
Karitativ eingestellte Bakterien opfern sich für die Gemeinschaft
Survival of the fittest
Resistente Bakterien
Erhöhen der Pumpenleistung Bildung von Oxidantien
Sensible Bakterien
Tolerante Bakterien
Tod
Erschöpfung z.T. absterben
Vorteile:
1) Rasche Reaktionszeit, da nur kleiner Teil resistent
2) Sensibilisierung der Population Erhöhen der Überlebensrate
3) Einfache Mechanismen, in der Zelle rasch umsetzbar
Nachteile:
Resistente Zellen können zugrunde gehen, da Produktion von Indol sehr energieaufwendig ist
Natürliches Antibiotikum: Ag+
Silber als Naturprodukt
Resistenz ? Penicillin Ag+
Resistenz Antibiotika:
• Stören/zerstören der 3D-Struktur • Inaktivieren der aktiven Komponente
• Zerlegung in Einzelmoleküle
Resistenz Ag+
• Ist bereits ein Einzelmolekül klassische Resistenz nicht möglich
Bakterien Innenraum (Cytoplasma)
Wie kommt das Silber in die Zelle Zelleigenes Pumpensystem
All Ding' sind Gift und nichts ohn' Gift; allein die Dosis macht, das ein Ding kein Gift ist
Philippus Theophrastus Aureolus Bombast von Hohenheim
Abwehr von Ag+
Abwehr von Ag+ (geringe Konzentration)
Abwehr von Ag+ (hohe Konzentrationen)
Membran-Pumpen, die den Stofftransport sowie die Zellatmung steuern
Abwehr von eindringendem Ag+
Toleranz gegen Ag+
Mechanismen:
• Erhöhung der Pumpenleistung um Ag+ aus der Zelle zu befördern
• Einbau von zusätzlichen Pumpen in die Membran um noch mehr
Ag+ aus der Zelle zu befördern.
• „Auffangbecken“ für eindringende Menge Ag+
Minimale bakterizide Konzentration (MBC) • MRSA = 60 ppm (Maple et al 1992) • Acticoat-Konzentration gemessen in tryptic soy broth): 80-100 ppm • (Yin et al, J Burn Care and Rehabil.1999;20:195-200)
Stoffklassen mit Ag+
Ag+ im Altertum
Ag+ im Mittelalter
Salbe
Silbersulfadiazine (SSD)
• Wird primär bei Verbrennungen eingesetzt
• Ag an Sulfadiazine gebunden Komplex wirkt an der Bakterienwand
• Sulfadiazin:
toxische Wirkung gegenüber Knochenmark
Proinflammatorischer Effekt kann zu Verzögerung der Reepithalisation führen
Matrixgebundenes Silber
Matrixgebundenes Silber
Aktivkohle + Silber (Actisorb® Silver 220) Hydrofaser + Silber (Aquacel® Ag)
Schaumstoff + Silber (Avance®)
Hydrokolloid +Silber (Contreet® H )
S.Thomas JWC 2003
Schaumstoff + Silber (Allevyn® Ag)
Matrixgebundenes Ag+
Als Beispiel: CMC (Carboxymethylcellulose)
Matrixgebundenes Ag+
PU-Schaum
Chemischer «Haken» wird fest an PU-Schaum gebunden Ag+ löst sich in wässriger Lösung
Nanokristallines Silber
Das Wort "Nano" kommt aus dem Griechischen und heißt "Zwerg". Im wissenschaftlichen Sprach-gebrauch steht "Nano" für eine Größen-ordnung einer Einheit . Ein Nanometer (abgekürzt: 1 nm) steht für ein milliardenstel Meter (1/1.000.000.000 m = 10-9m). Das heißt ein Meter entspricht genau einer Milliarde (109) Nanometer .
Oder
10 Wasserstoffatome in einer Reihe messen 1 nm
Nanokristallines Silber
Nanokristallines Silber
SILCRYST™ is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat™ is trademark of Smith & Nephew plc
Herstellung von nanokristallinem Silber (Actiocat©)
SILCRYST™ is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat™ is trademark of Smith & Nephew plc
Polyestermatrix
SILCRYST™ is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat™ is trademark of Smith & Nephew plc
Beschichtung des nanokristallinen Silber
SILCRYST™ is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat™ is trademark of Smith & Nephew plc
REM der nanokristallinen Membran
Oberfläche Querschnitt SILCRYST™ is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat™ is trademark of Smith & Nephew plc
Nanokristallines Silber
Ag0
Ag+
Nanokristallines Silber
Polyestergerüst
Nanokristallines Silber aktiviert
Ag+
Ag+
Ag+ Ag+ Ag+ Ag+
Ag+ Ag+
Ag+ Ag+
Ag+
Ag+ Ag+
Ag+
Ag+
Ag+ Ag+
Ag+ Ag+ Ag+
Ag+
Ag+
Ag+ Ag+ Ag+
Ag+
Ag+ Ag+
Ag+
Ag+
Nanokristallines Silber Acticoat®
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Ag+ Ag+
Ag+
Ag+ Ag+
Ag+
Ag+
Ag+
Zusammenfassung
• Praktisch alle bekannten Resistenzen sind gegen synthetisch hergestellte Antibiotika festgestellt worden
• Gegen Antibiotika ist der karitative Effekt lebensrettend (Zeit)
• Silber ist ein natürliches Molekül
• Bakterien können Silber nicht bekämpfen
• Bakterien können durch geeignete Massnahmen die Toleranz gegen Silber erhöhen
• Silber soll in hoher Konzentration verwendet werden um Toleranzen zu vermeiden (Zeitfaktor)