Alteration of Antibiotic Resistance Patterns in Salmonella Strains Incubated in Fecal Extracts from Chlorophyllin Fed Swine

Jedes Jahr erkranken Millionen von Menschen an lebensmittelbedingten Bakterien, wobei ein erheblicher Teil dieser Infektionen auf Schweine zurückzuführen ist. Eine große Komplikation bei der Behandlung dieser Krankheiten besteht darin, dass die sie verursachenden Bakterien, insbesondere eine Art namens Salmonella, zunehmend resistent gegen die Antibiotika sind, auf die sich Ärzte verlassen. Diese Resistenz entwickelt sich häufig bei Nutztieren, wo Bakterien Abwehrmechanismen gegen Medikamente aufnehmen und diese dann über die Nahrungskette an den Menschen weitergeben können. Wissenschaftler suchen seit langem nach natürlichen Wegen, um diese Abwehrmechanismen zu schwächen, ohne mehr Medikamente einzusetzen. Ein vielversprechender Weg führt über Verbindungen, die in Pflanzen vorkommen, wie etwa Chlorophyll, dem grünen Pigment, das es Pflanzen ermöglicht, ihre eigene Nahrung herzustellen. Wenn Tiere Pflanzen essen, die Chlorophyll enthalten, bauen ihre Darmbakterien dieses in verschiedene chemische Formen um. Einige dieser Abbauprodukte haben das Potenzial, die Mechanismen zu stören, mit denen Bakterien Antibiotika aus ihren Zellen pumpen, wodurch die Medikamente effektiv im Inneren bleiben, um ihre Wirkung zu entfalten.

Forscher gingen vor, um zu testen, ob die Fütterung von Schweinen einer mit einer spezifischen Form von Chlorophyll, nämlich Chlorophyllin, angereicherten Diät die Resistenz von Salmonella-Bakterien gegenüber gängigen Veterinärantibiotika verändern könnte. Sie sammelten Kotproben von Schweinen, die diese spezielle Diät erhalten hatten, und von Schweinen, die dies nicht getan hatten. Diese Proben wurden verarbeitet, um eine klare Flüssigkeit zu erstellen, die alle Chemikalien enthielt, welche die Schweinedärme aus der Nahrung produziert hatten. Die Wissenschaftler mischten diese Flüssigkeit anschließend in einem Labor unter Verwendung verschiedener multiresistenter Salmonella-Stämme mit einer Reihe von Antibiotika, darunter Penicillin, Tetracyclin und anderen. Das Ziel war zu sehen, ob die Flüssigkeit aus den chlorophyllin-gefütterten Schweinen die Bakterien im Vergleich zur Flüssigkeit der Kontrollgruppe anfälliger für die Medikamente machte.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Flüssigkeit aus den Schweinedärmen das Verhalten der Bakterien zwar veränderte, der Effekt jedoch vollständig davon abhing, welches Antibiotikum getestet wurde und um welchen spezifischen Bakterienstamm es sich handelte. Bei einigen Medikamenten bewirkte die Flüssigkeit von den Schweinen, die kein Chlorophyllin gefressen hatten, tatsächlich, dass die Bakterien stärker wurden, was viel höhere Dosen des Antibiotikums erforderte, um ihr Wachstum zu stoppen. Beispielsweise benötigten die Bakterien bei der Exposition gegenüber der Flüssigkeit von Nicht-Chlorophyllin-gefütterten Schweinen signifikant mehr Penicillin und Carbadox, um gehemmt zu werden. Die Flüssigkeit von den Chlorophyllin-gefütterten Schweinen erzeugte jedoch bei den meisten dieser Medikamente nicht denselben Verstärkungseffekt.

Die deutlichste und konsistenteste Veränderung trat bei einem spezifischen Antibiotikum namens Norfloxacin auf. Als die Bakterien der Flüssigkeit aus den Chlorophyllin-gefütterten Schweinen ausgesetzt wurden, reagierten sie wesentlich empfindlicher auf dieses Medikament. Bei fast allen getesteten Stämmen sank die Menge an Norfloxacin, die benötigt wurde, um die Bakterien zu stoppen, signifikant, teilweise um den Faktor zweiunddreißig. Dies deutet darauf hin, dass etwas in der Kotflüssigkeit der Chlorophyllin-gefütterten Schweine half, das Antibiotikum besser wirken zu lassen. Im Gegensatz dazu hatte die Flüssigkeit der Schweine, die kein Chlorophyllin erhalten hatten, keinen Effekt auf die Norfloxacin-Empfindlichkeit. Die Forscher beobachteten auch, dass die Flüssigkeit der Chlorophyllin-gefütterten Schweine die Bakterien nicht resistent gegen Norfloxacin machte, anders als es bei einigen anderen Antibiotika der Fall war.

Trotz dieser klaren Veränderungen der Empfindlichkeit konnte die Studie nicht genau identifizieren, welche chemischen Verbindungen in der Kotflüssigkeit für den Effekt verantwortlich waren. Die Forscher vermuten, dass die Abbauprodukte von Chlorophyllin die aktiven Wirkstoffe sind, merkten jedoch an, dass weitere Analysen notwendig sind, um dies zu bestätigen. Sie fanden auch heraus, dass die Reaktion nicht einheitlich über alle Bakterien hinweg war; verschiedene Stämme reagierten unterschiedlich auf dieselbe Flüssigkeit. Dies deutet darauf hin, dass die Wechselwirkung zwischen den pflanzlichen Verbindungen und den Bakterien komplex und spezifisch ist. Die Ergebnisse legen nahe, dass Ernährungsumstellungen bei Nutztieren, wie etwa die Zugabe von Chlorophyllin, die Antibiotikaresistenzprofile der in ihren Därmen lebenden Bakterien potenziell verändern könnten. Obwohl dies noch nicht die Lösung für die Humanmedizin beweist, liefert es Beweise dafür, dass natürliche pflanzliche Verbindungen beeinflussen können, wie Bakterien auf Medikamente reagieren, was eine neue Richtung für das Management von Resistenzen bei Nutztieren eröffnet.