In Anbetracht der stetig wachsende Anteil von Bakterien, die gegen Antibiotika resistent sind, Interesse an der medizinischen Verwendung von plasma steigt. In Zusammenarbeit mit Kollegen aus Kiel, Forscher an der Ruhr-Universität Bochum (RUB) untersucht, ob Bakterien werden unempfindlich gegen Plasma, zu. Sie identifizierten 87 Gene des Bakteriums Escherichia coli, die potenziell Schutz gegen wirksame Komponenten des Plasmas. „Diese Gene liefern Einblicke in die antibakterielle Mechanismen von Plasmen“, sagt Marco Krewing. Er ist Erstautor von zwei Artikeln, erschienen in der Zeitschrift der Royal Society Interface in diesem Jahr.
Ein cocktail aus schädlichen Komponenten betont Krankheitserreger
Plasmen entstehen aus gas, das gepumpt wird, mit Energie. Heute, Plasmen sind bereits gegen multi-resistente Erreger in klinischen Anwendungen, zum Beispiel zur Behandlung von chronischen Wunden. „Plasmen stellen einen komplexen cocktail von Komponenten, von denen viele wirken, als Desinfektionsmittel in Ihrem eigenen Recht“, erklärt Professor Dr. Julia Bandow, Leiterin der RUB-Forschungsgruppe der Angewandten Mikrobiologie. UV-Strahlung, elektrische Felder, atomaren Sauerstoff, Superoxid, Stickoxid -, Ozon und aufgeregt Sauerstoff oder Stickstoff beeinflussen die Erreger gleichzeitig, erzeugt erheblichen stress. In der Regel, die Erreger überleben nur einige Sekunden oder Minuten.
Um herauszufinden, ob Bakterien möglicherweise Widerstand entwickeln gegen die Effekte von Plasmen, wie Sie gegen Antibiotika, analysierten die Forscher das gesamte Genom des Modells Bakterium Escherichia coli, kurz E. coli, zu identifizieren bestehenden Schutzmechanismen. „Widerstand bedeutet, dass eine Veränderung der genetischen Ursachen Organismen, um besser an bestimmte Umweltbedingungen. Solch ein Merkmal sein kann, weitergegeben von einer generation zur nächsten“, erklärt Julia Bandow.
Mutanten fehlen einzelne Gene
Für Ihre Studie, die Forscher gemacht, die Verwendung von so genannten knockout-Stämme von E. coli. Dies sind die Bakterien, fehlt ein bestimmtes gen in Ihrem Genom enthält etwa 4.000 Gene. Die Forscher ausgesetzt, die jeder Mutante für die plasma-und kontrolliert, ob die Zellen aufbewahrt, vermehren sich die nach der Exposition.
„Wir haben gezeigt, dass 87 der knockout-Stämme wurden mehr empfindlich auf die plasma-Behandlung als der Wildtyp, der eine komplette Genom“, sagt Marco Krewing. Anschließend analysierten die Forscher die Gene fehlen, die in diesen 87 Stämme und festgestellt, dass die meisten dieser Gene geschützt, die Bakterien gegen die Wirkung von Wasserstoffperoxid, Superoxid-und/oder Stickstoffmonoxid. „Dies bedeutet, dass diese plasma-Komponenten sind besonders wirksam gegen Bakterien“, erläutert Julia Bandow. Es bedeutet aber auch, dass die genetischen Veränderungen, die sich in einer Erhöhung der Anzahl oder Aktivität der entsprechenden Genprodukte sind besser in der Lage, Schutz der Bakterien vor den Auswirkungen der Plasmabehandlung.
Hitze-Schock-protein steigert die plasma-Widerstand
Das research-team, in Zusammenarbeit mit einer Gruppe unter der Leitung von Professor Ursula Jakob von der Universität von Michigan in Ann Arbor (USA) haben gezeigt, dass dies tatsächlich der Fall ist: die Hitze-Schock-protein Hsp33, kodiert durch das gen hslO, schützt E. coli-Proteine vor aggregation bei Einwirkung von oxidativem stress. „Während die plasma-Behandlung, die dieses protein wird aktiviert und schützt die andere E. coli-Proteine-und damit die bakterielle Zelle,“ Bandow Punkte aus. Ein erhöhtes Volumen dieser protein-allein die Ergebnisse in einem leicht erhöhten plasma-Widerstand. Deutlich stärker plasma-Widerstand erwartet werden kann, wenn die Ebenen von mehreren schützenden Proteine sind erhöht gleichzeitig.