In vitro Untersuchungen zur Wirkung von Stickstoffmonoxidgas auf cystische Fibrose assoziierte Bakterien und deren Biofilme

Abstract

Chronische Atemwegsinfektionen haben den größten Einfluss auf Morbidität und Mortalität bei Patienten mit cystischer Fibrose (CF). Dabei ist die Bildung von Biofilm ein wesentlicher Mechanismus für die Persistenz verschiedener Bakterienspezies in den Atemwegen, was eine antibiotische Eradikation kaum noch möglich macht. Deshalb ist es notwendig, neue antibiotische Substanzen zu finden, die gegen multiresistente CFassoziierte Keime in Biofilmen, bakterizid wirken und gleichzeitig klinisch gut applizierbar sind. Das Radikal Stickstoffmonoxid (NO) hat durch seine nitrosativen und oxidativen Eigenschaften bei einer Dosis von 100-200 ppm nachweislich eine breite antibiotische Potenz gegen Bakterien, Viren und Pilze. Weiterhin wurde bereits gezeigt, dass inhalatives NO (gNO), intermittierend appliziert bei gesunden Probanden gut toleriert wird. In einer klinischen Studie der Universitätskinderklinik Tübingen wurde mit der inhalativen gNOTherapie gute Ergebnisse hinsichtlich der bakteriellen Besiedelung und der Lungenparameter gezeigt. Diese Arbeit untersucht in vitro die Wirkung von 200 ppm gNO auf CF-assoziierte Bakterien in planktonischer Form wie auch im Biofilm. Die Ergebnisse dieser Arbeit haben gezeigt, dass gNO ein suffizientes Agens ist, um für die CF charakteristische Bakterienspezies abzutöten, oder zumindest in ihrer Zahl deutlich zu vermindern. Für die planktonische Wachstumsform hat sich die Verwendung von Flüssigmedium als beachtliche Störgröße herausgestellt. Um einen Effekt zu beobachten, musste hier die Dosis erheblich erhöht werden. Bei der Begasung von Biofilmen genügten 200 ppm gNO, um einen bakteriziden Effekt zu demonstrieren. Explizit die Biofilme des P. aeruginosa Patientenisolat PA14 zeigten eine vergleichsweise gute Sensibilität und konnten nach 6 h Begasung mit 200 ppm gNO komplett eradiziert werden. Da P. aerugniosa der Leitkeim der CF ist und mit zunehmendem Alter die Inzidenz dieses Bakteriums in CFPatientenlungen auf über 70% steigt, scheint die Therapie mit gNO eine vielversprechende Therapieergänzung zu sein. Ziel weiterer Forschung sollte es sein, die Wirkung verschiedener gNO-Dosen und Applikationsformen in vivo zu evaluieren und optimal an die CF-Therapie anzupassen.