Wie Raubtiere unsere Darmflora beeinflussen – Die Bakteriophagen

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Das Darmmikrobiom ist ein komplexes, miteinander verbundenes Ökosystem von Arten. Und wie in jedem Ökosystem sind einige Organismen Raubtiere und andere Beute. Eine neue Studie, die von Forschern des Brigham and Women’s Hospital und des Wyss Institute durchgeführt wurde, untersucht die Auswirkungen von Bakteriophagen, Viren, die Bakterien infizieren und abtöten. Sie stellen fest, dass Phagen einen tiefgreifenden Einfluss auf die Dynamik des Darmmikrobioms haben können, indem sie nicht nur bestimmte Arten direkt beeinflussen, sondern auch einen Kaskadeneffekt auf andere haben. Phagen können sich auch auf ihren menschlichen Wirt auswirken, indem sie Metaboliten, einschließlich chemischer Substanzen, die im Gehirn gefunden werden, modulieren. Das Team, dem der Erstautor Bryan Hsu und die korrespondierende leitende Autorin Pamela Silver vom Wyss Institute sowie Dr. Lynn Bry vom Brigham and Director angehören des Massachusetts Host-Microbiome Center,Zellwirt & Mikrobe .

„Eines der Hauptinteressen in meinem Labor ist es, die Veränderungen in der Dynamik des Darmmikrobioms zu verstehen . Bakteriophagen sind ein großer Bestandteil des Mikrobioms, wurden aber noch nicht viel untersucht“, sagte Dr. Ph.D., MPH, Co-Direktor des Massachusetts Host-Microbiome Center und Leiter der Abteilung für Computerpathologie in der Abteilung für Pathologie am Brigham. „Einige Leute erforschen die Phagentherapie und verwenden Phagen, um Mikroben abzutöten, aber Phagen kommen auch auf natürliche Weise im Darm vor und existieren zusammen mit dem Rest des Ökosystems. Wir wollten herausfinden, was sie dort tun.“

Um diese Frage zu beantworten, kolonisierte das Team die Eingeweide von Mäusen mit einem definierten Satz menschlicher Bakterienspezies und fügte dann Phagen hinzu, um das Wachstum jeder Mikrobe zu verfolgen. Mit Hochdurchsatz – Sequenzierung und Computeranalysen fand das Team , dass die Phagen verursacht attritions der Arten auf sie preyed wie erwartet, aber mit einem plätschernden Effekt auf den Rest des Ökosystems einschließlich Blüten von Nicht-Zielarten.

Neben der Untersuchung der Auswirkungen auf Mikroben untersuchte das Team auch die Auswirkungen auf das Metabolom – chemische Substanzen, die sowohl vom Wirt als auch von den vorhandenen Bakterien stammen können. Sie fanden heraus, dass sie bei der Modulation des Mikrobioms mit Phagen gezielte Veränderungen im Metabolom feststellen konnten, einschließlich Veränderungen der Neurotransmitterspiegel und der Gallensäuren.

„Dieser Befund fasziniert mich für die Nachverfolgung und wirft wichtige Fragen auf: Können wir Phagen verwenden, um diese Aktivitäten zu modulieren? Könnte dies eine Intervention bei Erkrankungen wie Depressionen sein, bei denen Sie die Neurotransmitterspiegel ändern möchten?“ sagte Gerber. „Auch wenn sie nicht als direktes Therapeutikum eingesetzt werden, deutet unsere Studie darauf hin, dass Phagen ein gutes Instrument zum Verständnis der möglichen Auswirkungen anderer Therapeutika sein können, die das Mikrobiom verändern.“

Gerber und seine Kollegen sind besonders daran interessiert, die Schnittstelle zwischen Phagen und Mangelernährung in Entwicklungsländern zu untersuchen, da die Mangelernährung tiefgreifende Auswirkungen auf das Metabolom und das Mikrobiom haben kann.

„Wir hoffen, dass unsere Arbeit einen Rahmen für zukünftige Untersuchungen bietet, um das Zusammenspiel zwischen Phagen , Mikrobiota und der Gesundheit und Krankheit des Wirts zu untersuchen“, sagte Gerber.

Quelle: https://phys.org/news/2019-06-phage-bacteria-predators-gut-microbiome.amp

Bryan B. Hsu et al, Dynamic Modulation of the Gut Microbiota and Metabolome by Bacteriophages in a Mouse Model, Cell Host & Microbe (2019) 

Antibiotika verseuchen Flüsse weltweit

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Das Forscherteam hat nach Rückständen von 14 häufig verschriebenen Antibiotika in Flüssen aus 72 verschiedenen Ländern gesucht. In fast zwei Dritteln der Proben wurden Antibiotika gefunden.

Drei Arzneimittel stechen heraus

Gefährliche Verschmutzungsgrade wurden besonders häufig in Asien und Afrika gemessen. Den schlechtesten Wert ermittelten die Forschenden in einem Fluss in Bangladesch: Die Konzentration des Medikaments Metronidazole, das bei Infektionen mit Bakterien und Parasiten eingesetzt wird, überstieg den Sicherheitswert um das Dreihundertfache. Aber auch in Kenia, Ghana, Pakistan und Nigeria seien die gemessenen Rückstände alarmierend.

Der am meisten verbreitete Arzneistoff war Trimethoprim, das beispielsweise bei Blasenentzündungen verschrieben wird. Das Antibiotikum konnte in 43 Prozent der untersuchten Standorte nachgewiesen werden. Das Antibiotikum, das am häufigsten den Grenzwert überschritt, war Ciprofloxacin, das beispielsweise für bestimmte Infektionen der Atemwege oder des Genitaltraktes verwendet wird.

Gefahr der resistenten Keime

Erst im April warnten die UN vor der Gefahr der mikrobakteriellen Restistenz und sprachen von einer «globalen Krise». Laut Bericht kämen bereits heute rund 700’000 Menschen aufgrund arzneimittelresistenter Krankheiten zu Tode. Bis 2050 könnte sich diese Zahl auf zehn Millionen Todesfälle pro Jahr steigern, rechne man mit dem schlimmsten Szenario und falls nichts dagegen unternommen werde.

Auch Alistair Boxall sagt, es sei unbedingt notwendig, in passende Infrastrukturen für Abwasserreinigung zu investieren und bereits verunreinigte Flüsse zu säubern: «Das Problem zu lösen wird eine Mammutaufgabe.»

 

Quelle: https://www.srf.ch/article/17242869/amp

Phagen retteten meiner Tochter das Leben – Phagentherapie

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Ein Cocktail von Phagen hat einem Teenager das Leben gerettet, der eine tödliche und scheinbar unbehandelbare Infektion hatte.

Isabelles Körper wurde von Bakterien angegriffen und ihr wurde eine Überlebenschance von weniger als 1% eingeräumt.

Die Ärzte des Great Ormond Street Hospital versuchten jedoch eine ungeprüfte Phagentherapie, bei der Viren zur Infektion und Abtötung von Bakterien eingesetzt werden.

Die Phagentherapie war ein voller Erfolg. Isabelle lernt jetzt Autofahren und studiert für ihr Abitur.

Experten sagten, der Fall sei enorm aufregend und zeige das Potenzial für die Behandlung anderer gefährlicher Infektionen mit Phagen.

 

Die ganze Story unter:
https://translate.google.com/translate?hl=de&sl=it&tl=de&u=https%3A%2F%2Fwww.bbc.com%2Fnews%2Fhealth-48199915

Phagentherapie: Welche Faktoren bestimmen die Bioverfügbarkeit von Phagen?

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Bakteriophagen sind keine vergessenen Viren mehr: Wissenschaftler und Praktiker wollen die Pharmakokinetik von Phagen bei Tieren und Menschen verstehen und Bakteriophagen als Therapeutika, Nanotransporter oder Mikrobiomkomponenten untersuchen. Diese Übersicht gibt einen umfassenden Überblick über die Faktoren, die die Zirkulation, die Penetration und die Clearance von Phagen bestimmen und die die Phagenanwendbarkeit für die Medizin bestimmen. Es verwendet experimentelle Daten, die von der Phagengemeinschaft bislang gesammelt wurden (PubMed 1924-2016, einschließlich nicht-englischer Berichte), und Elemente einer kritischen und systematischen Überprüfung kombiniert.

Diese Studie befasst sich mit der Fähigkeit des Phagen, über verschiedene Verabreichungswege in ein System einzudringen, wie (und ob) der Phage auf verschiedene Gewebe und Organe zugreifen kann und welche Mechanismen letztendlich den Verlauf der Phagenclearance bestimmen. Die systematische Übersichtsmethode wurde angewandt, um

(i) das Überleben der Phagen im Darm (Darmtransit) und

(ii) die Fähigkeit des Phagen, über viele Verabreichungswege in das Säugetiersystem einzudringen, zu analysieren.

Aspekte, die noch nicht durch eine ausreichende Anzahl von Berichten für die mathematische Analyse abgedeckt sind, sowie Mechanismen, die den Trends zugrunde liegen, werden in Form einer kritischen Überprüfung erörtert.

Trotz der außerordentlichen Vielfalt von Bakteriophagen und möglichen Phagenanwendungen zeigte die Analyse, dass Phagenmorphologie, Phagenspezifität, Phagendosis, Vorhandensein empfindlicher Bakterien oder die Merkmale behandelter Individuen (Alter, Taxonomie) die Bioverfügbarkeit von Phagen bei Tieren und Menschen beeinflussen können. Sobald Phagen erfolgreich in den Körper eindringen, erreichen sie die meisten Organe, einschließlich des Zentralnervensystems. Bakteriophagen werden hauptsächlich vom Immunsystem entfernt: Die angeborene Immunität entfernt Phagen auch dann, wenn sich bisher keine spezifische Reaktion auf Bakteriophagen entwickelt hat.

Mehr Infos unter der Quelle:
https://translate.google.com/translate?hl=de&sl=en&tl=de&u=https%3A%2F%2Fonlinelibrary.wiley.com%2Fdoi%2Ffull%2F10.1002%2Fmed.21572

Killer-Bakterien: Zahl der Toten durch Antibiotika-Resistenz steigt

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Sie haben so appetitliche Namen wie Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis und Enterococcus faecium, Streptococcus pneumoniac oder Acinetobacter spp.

Und sie sind moderne Killer, die immer mehr Menschen dahinraffen. Sie sind erfolgreich, weil sie resistent gegen Antibiotika sind.

Allein in der EU und den Staaten der Europäischen Wirtschaftsgemeinschaft ist die Zahl der Toten, die auf Antibiotikaresistenz gegen die tödlichsten der Bakterien zurückzuführen sind, von 11.114 Toten im Jahr 2007 auf 27.249 Tote auf Grundlage von 10 mikrobakteriellen Erregern (zum Zwecke der Vergleichbarkeit mit 2007) bzw. 33.110 Tote auf Grundlage von 16 mikrobakteriellen Erregern im Jahr 2015 gestiegen. Dieses Ergebnis findet sich in einer neuen Untersuchung von Alessandro Cassini und 16 Ko-Autoren – ein wahres Autorenhappening.

Die Autoren haben auf Grundlage von Daten des Europäischen Projekts „EARS“ – European Antimicrobial Resistance Surveillance Network die Mortalität und die durch vorzeitigen Tod verlorenen Lebensjahre berechnet, die auf bestimmte Antibiotika resistente Bakterien zurückzuführen sind. Letzteres ist eine statistische Spielerei, die mit zu vielen Unwägbarkeiten verbunden ist, als dass man sie sinnvoll interpretieren könnte. Tote sind dagegen handfeste Leichname, weshalb wir uns auf die Ergebnisse der Autoren-Kolchose zum Thema Mortalität infolge von Resistenz gegen Antibiotika beziehen.

  • 671.689 Infektionen haben die Autoren für das Jahr 2015 berechnet.
  • 33.110 Infektionen nahmen einen tödlichen Verlauf.
  • Die Mortalitätsrate bei Infektion beträgt somit 4,9%.
  • 63,5% der Infektionen fanden in einem Krankenhaus oder einer anderen Institution, die eigentlich Gesundung zum Ziel hat, statt.
  • 72,4% der 33.110 Toten (23.976) erlagen in Krankenhäusern den Folgen einer Infektion, die sie sich erst im Krankenhaus geholt hatten.

Quelle: https://sciencefiles.org/2019/04/07/killer-bakterien-zahl-der-toten-durch-antibiotika-resistenz-steigt/

Viren können helfen, Pseudomonas aeruginosa bei Mukoviszidose zu behandeln

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Die Forscher stellten anhand eines Süßwasserfischmodells für Mukoviszidose (CF) fest, dass eine Kombination von Bakteriophagen und Antibiotika gegen die Krankheit wirkt.

Eine Lungenentzündung mit Pseudomonas aeruginosa-Bakterien ist die Haupttodesursache bei CF-Patienten. Da derzeitige Antibiotika nicht gegen schwer zu behandelnde Bakterien schützen, ist der Bedarf an alternativen Therapien groß.

In einer kürzlich veröffentlichten Studie beschrieben Forscher einen Cocktail aus Bakteriophagen – Viren, die auf natürliche Weise Bakterien befallen -, die in zwei Tiermodellen der akuten Infektion gegen P. aeruginosa wirksam waren. Nun testeten die Forscher, wie ein ähnlicher Ansatz in einem Süßwasser-Zebrafisch-Modell von CF funktionieren würde. Obwohl ein Tiermodell ohne Lunge möglicherweise nicht am besten geeignet ist, um eine Behandlung gegen CF zu testen, haben Zebrafische, die genetisch so modifiziert wurden, dass ihnen das CFTR-Gen (das bei CF defekte Gen) fehlt, eine sehr ähnliche Manifestation der Erkrankung wie beim Menschen. Die genetische Sequenz von CFTR ist unter den Arten ziemlich ähnlich.

In der Studie infizierten die Forscher Zebrafisch-Embryonen und verifizierten, dass sich fluoreszenzmarkierte Bakterien schnell auf den gesamten Embryo ausbreiten. Die Infektion verursachte den Tod von mindestens 50% der Embryonen 20 Stunden nach der Infektion. Wie erwartet waren Embryonen mit CF anfälliger für bakterielle Infektionen und zeigten im Vergleich zu normalen Embryonen eine signifikant erhöhte Mortalität.

Die Phagentherapie gegen eine Infektion mit P. aeruginosa wurde sowohl den Kontroll- als auch den CF-Embryonen verabreicht, und das Team beobachtete eine signifikante Reduktion der Letalität – eine durchschnittliche Abnahme von 66% bis 35% für die Kontrollen und 83% bis 52% für die CF-Embryos.

Als Forscher eine kombinierte Behandlung von Phagen mit dem Antibiotikum Ciprofloxacin testeten, sahen sie im Vergleich zu Embryonen, die nur mit Phagen behandelt wurden, oder dem Antibiotikum eine sogar noch niedrigere Todesrate.

Insgesamt zeigten die Ergebnisse, dass „die Phagentherapie die Letalität, die bakterielle Belastung und die durch [Pseudomonas aeruginosa] -Infektion verursachte proinflammatorische Reaktion verringern kann“, sagten die Forscher.

Die Daten deuteten auch darauf hin, dass „Phagentherapie und Antibiotika-Verabreichung als vielversprechender therapeutischer Ansatz erscheinen, insbesondere um die Antibiotikadosen und die Behandlungsdauer zu reduzieren“, schloss das Team.

Cafora M, Deflorian G, Forti F et al. Phage therapy against Pseudomonas aeruginosa infections in a cystic fibrosis zebrafish model // Scientific Reports 2019, 9, Article number: 1527. https://doi.org/10.1038/s41598-018-37636-x

Bakteriophage

Erfolgreiche Behandlung von Antibiotika-resistenter Knocheninfektion mit Phagen und Antibiotika

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Ein Patient mit einer Infektion des linken Schienbeins mit XDR Acinetobacter baumannii und MDR Klebsiella pneumoniae wurde mit Bakteriophagen und Antibiotika behandelt.

Nach kurzer Zeit wurde eine Verbesserung des Gewebes festgestellt. Die pathogenen konnten mit der Phagentherapie lysiert bzw abgetötet werden. Das Bein des Patienten konnten dadurch gerettet werden.

Nir-Paz R, Gelman D, Khouri  A et al. Successful treatment of antibiotic resistant poly-microbial bone infection with bacteriophages and antibiotics combination // Clinical Infectious Diseases, Published: 14 March 2019, ciz222. https://doi.org/10.1093/cid/ciz222

Bakteriophagen des menschlichen Darms

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Die menschliche Darmflora besteht aus einer ist Vielzahl von verschiedenen Mikroorganismen. Während die bakteriellen Mikroorganismen der Darmflora gut analysiert wurden, ist über die Zusammensetzung und physiologische Bedeutung der menschlichen darm-assoziierten Bakteriophage-Populationen vergleichsweise wenig bekannt.

Man schätzt, dass sich im menschlichen Darm mehr als 1.000.000.000.000 Bakteriophagen befinden. Diese tragen dazu bei die komplexe Darmflora aufrecht zu erhalten.

In dieser Studie fassen die Autoren die verfügbaren Methoden und wichtigsten Ergebnisse zur Zusammensetzung, Gemeinschaftsstruktur und Populationsdynamik im menschlichen Darmphänomen zusammen.

Shkoporov AN, Hill C. Bakteriophagen des menschlichen Darms: Bacteriophages of the human gut: the “known unknown” of the microbiome 2019; 25(2):195-209. doi: 10.1016/j.chom.2019.01.017.

WHO: Der Einsatz von Antibiotika begrenzen um die Wirkung zu erhalten

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Antibiotika können keine durch Viren verursachten Infektionen heilen. Dennoch führt die Grippesaison jedes Jahr zu einem verstärkten Einsatz von Antibiotika.

In den Wintermonaten haben verschiedene Studien einen Anstieg der Verschreibung von Antibiotika beobachtet, insbesondere bei Infektionen der oberen Atemwege bei Kindern im Alter von 0-3 Jahren. Während Antibiotika in einigen Fällen einer sekundären bakteriellen Infektion vorbeugen können, sind sie gegen die Grippeviren wirkungslos.

Umfragen haben gezeigt, dass 64% der Befragten fälschlicherweise glaubten, dass Erkältungen und Grippe mit Antibiotika behandelt werden könnten. Die meisten Grippefälle lösen sich von selbst, andere können mit antiviralen Medikamenten behandelt werden.

Antibiotika müssen sorgfältig eingesetzt werden, um ihre Wirksamkeit zu erhalten, wenn sie wirklich benötigt werden. Um den Ärzten Ratschläge zu geben, welche Antibiotika bei häufigen Infektionen eingesetzt werden sollen und welche für die schwerwiegendsten, hat die WHO in ihrer Modellliste der lebenswichtigen Medikamente die Antibiotika in drei Kategorien eingeteilt: ‚Access‘, ‚Watch‘ und ‚Reserve‘

Die erste Klasse, „Access“ – also Zugang – genannt, enthält diejenigen Antibiotika, die bevorzugt gegen alltägliche Infektionskrankheiten eingesetzt werden sollen. Diese Wirkstoffe wirken zuverlässig und haben wenige Nebenwirkungen, wie zum Beispiel Penicillin oder Doxycyclin. Außerdem ist die Wahrscheinlichkeit, dass Bakterien Resistenzen gegen die Medikamente entwickeln, nach dem aktuellen Wissensstand gering.

In der zweiten Gruppe, „Watch“ – also Beobachtung – genannt, sind Antibiotika gelistet, gegen die es erste Resistenzen gibt. Sie sollen nur eingesetzt werden, wenn Wirkstoffe aus der Access-Kategorie nicht geholfen haben oder aus anderen Gründen nicht verwendet werden können, etwa, weil jemand allergisch darauf reagiert. Damit soll verhindert werde, dass die Wirkstoffe nutzlos werden.

Die letzte Gruppe – Reserve – enthält vier antibiotische Wirkstoffklassen, die entweder starke Nebenwirkungen haben oder noch ganz neu sind.

Sicherheit und Wirksamkeit eines Bakteriophagen-Cocktails in einem Sinusitis-vivo-Modell

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Die Ziele dieser Studie waren die Beurteilung der Sicherheit und Wirksamkeit eines Pseudomonas aeruginosa (PA) Phagencocktails in einem Schafmodell der Rhinosinusitis. Das Modell der Schaf-Rhinosinusitis wurde angepasst, um eine PA-Infektion in den Stirnhöhlen der Schafe zu simulieren. Um die Wirksamkeit zu beurteilen, erhielten die Schafe nach einer 7-tägigen Biofilmbildungsphase zweimal täglich für eine Woche eine Spülung mit dem Phagencocktrail bzw einer Kochsalzlösung. Die Biofilmquantifizierung auf der Stirnhöhlenschleimhaut wurde mit LIVE/DEAD BacLight Färbung durchgeführt.

Um die Sicherheit zu beurteilen, erhielten die eine zweite Kontrollgruppe von Schafen zweimal täglich für 3 Wochen eine Spülung mit dem Phagencocktail. Während der gesamten Behandlung wurden Blut- und Stuhlproben entnommen. Es wurden Gewebeproben von Stirnhöhle, Lunge, Herz, Leber, Milz und Nierengewebe entnommen und mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) untersucht.

Es konnte eine signifikante Reduktion des Biofilms bei den mit der Phagencocktail behandelten Schafen festgestellt werden. Die Phagen konnten noch 16h nach der Spülung in den Stirnhöhlen nachgewiesen werden.

Die zweite Kontrollgruppe der Schafe erhielt 3 Wochen lang eine Spülung mit dem Phagencocktail. Phage konnten im Stuhl konstant und in Blut- und Organproben sporadisch nachgewiesen werden. Bei der Untersuchung der Gewebeproben konnte keine Schädigung des Gewebes festgestellt werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Phagencocktail in der Lage war, den Biofilm in der Stirnhöhle um 10^8-10^10 PFU/mL zu reduzieren.

Fonga SA, Drillinga AJ, Ooia ML et al. Safety and efficacy of a bacteriophage cocktail in an in vivo model of Pseudomonas aeruginosa sinusitis // Translational Research, Available online 19 December 2018 https://doi.org/10.1016/j.trsl.2018.12.002