Wirksamkeit ausgewählter Antibiotika auf bakterielle Erreger von Lungeninfektionen bei Patienten mit Mukoviszidose unter aeroben und anaeroben Wachstumsbedingungen sowie unter Biofilmwachstum

Abstract

In den mit Schleim verstopften Luftwegen von Patienten mit cystischer Fibrose (CF) herrschen anaerobe Verhältnisse vor. Unter diesen Bedingungen kann Pseudomonas aeruginosa, der häufigste Erreger von chronischen, zum Tode führenden CF-Lungeninfektionen, verstärkt Biofilme bilden. Es ist bekannt, daß unter anaeroben Verhältnissen Antibiotika sich in ihrer Wirksamkeit verschlechtern können und daß Biofilm die Bakterien vor Antibiotika schützt. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluß dieser Umweltfaktoren auf die Wirkung der Antibiotika Meropenem und Ciprofloxacin, welche zur Therapie von CF-Lungeninfektionen eingesetzt werden, gegen P. aeruginosa untersucht. Außerdem wurde getestet, ob durch die Substanzen Azithromycin und DNase die Biofilmbildung von P. aeruginosa inhibiert werden konnte. Die Antibiotikatests unter anaeroben Bedingungen wurden mit Hilfe einer Anaerobenkammer durchgeführt, dabei wurden noch weitere Bakterien und Antibiotika zu Vergleichszwecken getestet. Um die Wirksamkeit der Antibiotika in Biofilm zu prüfen wurde ein Biofilmtest etabliert. Meropenem reduzierte P. aeruginosa unter aeroben Bedingungen gut (minimale bakterizide Konzentration (MBK) = 1 µg/ml), im Biofilm schlechter (MBK = 8 µg/ml) und unter anaeroben Bedingungen zeigte sich keine signifikante Wirkung (MBK > 1024 µg/ml), Ciprofloxacin wirkte insgesamt besser (MBK aerob = 1 µg/ml; MBK im Biofilm = 1µg/ml, MBK anaerob = 2 µg/ml), jedoch war auch hier, wenn die Reduktionen der Keimzahl betrachtet wurden, in der Reihenfolge der Kultivierungsmethoden eine fortschreitende Wirksamkeitsverminderung erkennbar. Während die DNase die Biofilmbildung von P. aeruginosa nicht beeinflußte, konnte mit Azithromycin die Biofilmbildung signifikant inhibiert werden. Die Ergebnisse zeigen, daß es bei Entwicklung und Testung zukünftiger Therapiestrategien gegen CF-Lungeninfektionen sinnvoll ist, die Faktoren anaerobes Wachstum und Biofilm mit einzubeziehen.

In the mucus blocked airways of patients suffering from cystic fibrosis, anaerobic conditions are predominating. Under this condition the production of biofilm of Pseudomonas aeruginosa is intensified. P. aeruginosa is the most frequent germ of chronical lung infections leading to death in cystic fibrosis sufferers. It is known that antibiotics can deteriorate, under anaerobic conditions, in their efficiency; it is also known that the biofilm protects the bacteria from the antibiotics. This work tests the influence of these environmental factors on the efficiency of the antibiotics meropeneme and ciprofloxcine, which are commonly used in the therapy of cystic fibrosis. Also tested is how the production of biofilm of P. aeruginosa could be inhibited by the substances azithromycine and DNase. The antibiotic tests under anaerobic conditions were carried out with the help of an anaerobic chamber, in doing so several more bacteria and antibiotics were tested for comparison. To test the efficiency of the antibiotics in biofilm, a biofilm-assay was established. Meropeneme reduced P. aeruginosa under anaerobic conditions well (minimal bactericide concentration (MBC) = 1 µg/ml), worse in biofilm (MBC = 8 µg/ml), and under anaerobic conditions there was no significant detectable efficiency (MBC > 1024 µg/ml). Ciprofloxacine had an all round better efficiency, (MBC aerobically = 1 µg/ml; MBC in biofilm = 1µg/ml, MBC anaerobically = 2 µg/ml), but also here, if the reductions of the number of germs were considered, a reduction of efficiency was recognizable in the sequence of methods of cultivations above. While the DNase did not influence the production of biofilm of P. aeruginosa, a significant inhibition with azithromycine was recognizable. The results show that it is ingenious to include the factors anaerobic growth and biofilm in the development and testing of future strategies of therapy against lung infections in cystic fibrosis.