Biofilme

Bakterien lieben Gesellschaft. Als Gemeinschaft sind sie sehr viel weniger angreifbar als ein einzelnes Bakterium. Im Laufe der Evolution haben sie deshalb gelernt, eine schleimige Matrix aus Polysacchariden und Proteinen zu produzieren, den so genannten Biofilm. In mehr als 60 % aller bakteriellen Infektionskrankheiten schützen sich die Erreger durch die Bildung von Biofilmen vor dem Immunsystem und vor Antibiotika. Neue Therapieansätze mit Naturstoffen können den schützenden Biofilm knacken.

Als Biofilm bezeichnet man alle Aggregate von Mikroorganismen, die in eine von ihnen gebildete Schleimschicht eingebettet sind. Unter dieser Schleimschicht sind sie vor anderen Mikroorganismen, vor chemischem Stress oder Strahlung geschützt und können sich ungestört vermehren. Bis sie eine kritische Masse erreicht haben und den Biofilm zerstören. In dieser Phase verbreiten sie sich explosionsartig in der Umgebung und beginnen in kleineren Gruppen wieder mit der Produktion von Biofilmen. In der Natur sind sie allgegenwärtig und nehmen oft eine wichtige Funktion im Ökosystem ein. Oft unterschätzt wird ihre Rolle bei Krankheiten. Plaques im Mundraum sind ein Beispiel.

Quorum sensing: Bakterien sprechen miteinander

Ein Biofilm wird durch ein ausgeklügeltes Signalsystem gebildet. Das so genannte Quorum sensing spielt dabei eine wichtige Rolle. Jedes Bakterium scheidet Signalsubstanzen aus, die die Produktion eines Biofilms auslösen können. Allerdings reicht die von wenigen Bakterien erzeugte Menge dieser Substanzen nicht aus, um die Produktion in Gang zu setzen. Sobald mehr Bakterien zusammenkommen und eine kritische Masse, ein Quorum, die Signalsubstanzen produziert, wird ein biochemisches Programm in der Bakterienkolonie abgespult. Dann bilden sich in relativ kurzer Zeit die schleimigen Überzüge. In der Folge sind Bakterien nicht mehr erreichbar für das Immunsystem oder Antibiotika.

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Biofilme als Angriffsziel für pflanzliche antibakterielle Wirkstoffe

Bakterien verstecken sich unter einer selbst produzierten Schleimschicht, dem Biofilm, der sie vor Antibiotika schützt. Bestimmte Naturstoffe können die Produktion dieses Biofilms stören und damit Antibiotikaresistenzen durchbrechen. Prof. Matthias Melzig weiß Erstaunliches über Biofilme zu berichten.

Durch Biofilme verursachte Antibiotikaresistenz durchbrechen

Bakterien werden erst wieder gut angreifbar für Antibiotika, wenn man den Biofilm zerstört. Ein Angriffspunkt dafür ist das bakterielle Signalsystem, das die Bildung des Biofilms auslöst. Dieses Quorum sensing besteht meist aus kleineren Molekülen, die sich durch verschiedene Naturstoffe hemmen lassen. Dazu gehören zum Beispiel ätherische Öle aus Gewürznelken, Zimt, Oregano oder Thymian. Die Moleküle der ätherischen Öle sind so klein, dass sie in die Bakterienkolonie eindringen können. Ihre hemmende Wirkung auf die Bildung des Biofilms ist stärker als ihre direkte antimikrobielle Wirkung. So hemmen weit geringere Konzentrationen des ätherischen Öls den Biofilm. Erst in höheren Konzentrationen hat es eine direkt toxische Wirkung auf ein einzelnes Bakterium.

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