Antibiotika schädigen massiv DNA von Mitochondrien

DNA von Mitochondrien sind Kraftwerken menschlicher Zellen und werden massiv durch Ciprofloxacin, eines der am häufigsten eingesetzten Breitspektrum-Antibiotika geschädigt. Was die Teilung und Entwicklung der Zellen stark hemmt.

Dieser erstmals von Forschern der University of Eastern Finland im Fachjournal „Nucleic Acids Research„ beschriebene Effekt, ist wahrscheinlich für viele Nebenwirkungen von Ciprofloxacin und anderen Fluorchinolonen verantwortlich.

In einer Studie behandelten die Forscher Zellkulturen mit Antibiotika (Ciprofloxacin) und haben dabei  einen „dramatischen Effekt“ auf die DNA von Mitochondrien beobachtet. Dabei veränderte sich die Struktur der DNA, was dazu führte, dass die Energieproduktion der Mitochondrien nachließ .

Laut Forschung könnte dies mehrere Nebenwirkungen der Antibiotika wie Sehnenrisse, Gelenkentzündungen, Muskelschwäche, Neuropathien und Depressionen erklären. Schädigung der DNA verursacht oxidativen Stress, was gemeinsame Ursache für viele schädliche Nebenwirkungen ist. Oxidativer Stress wird dabei durch die Störung der Atmungskette in Mitochondrien ausgelöst.

Antibiotika  töten Darmbakterien
Antibiotika, die stark genug sind, Darm-Bakterien zu töten, können auch das Wachstum von neuen Gehirnzellen im Hippocampus stoppen, sagt eine, in der Zeitschrift Cell Reports, veröffentlichte Studie des Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in Berlin.

Möglicherweise könnte es daran liegen, dass ein bestimmtes weißes Blutkörperchen – Ly6Chi genannt – als ein Vermittler zwischen Gehirn, Immunsystem und Darm auftritt.

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Beeinträchtigung der Gehirnfunktionen

Die Belege zeigen, dass eine längere Antibiotika-Behandlung die Gehirnfunktionen beeinträchtigen kann, sagte Studienautorin Susanne Asu Wolf. Aber Probiotika und Sport können die Gehirnplastizität wieder langsam ins Gleichgewicht bringen.

Susanne Wolf erkannte vor fast 10 Jahren Hinweise darauf, dass das Immunsystem die Gesundheit und das Wachstum von Gehirnzellen beeinflussen kann. Aber es gab wenige Studien, die eine Verbindung zwischen Gehirn, Immunsystem und dem Darm untersuchten.

In der neuen Studie gaben die Forscher einer Gruppe von Probanden so viel Antibiotika, dass fast alle Bakterien im Darm getötet wurden.

Schlechteres Gedächtnis ohne Darmbakterien

Im Vergleich zu unbehandelten Probanden schnitten die Probanden ohne ihre gesunden Darm-Bakterien schlechter in Gedächtnistests ab und zeigten einen Verlust an Neurogenese (Bildung neuer Gehirnzellen) in einem Bereich ihres Hippocampus, der normalerweise während des gesamten Lebens neue Gehirnzellen erzeugt.

Während die Probanden ein schlechteres Gedächtnis und eine Reduktion der Neurogenese zeigten, entdeckten die Forscher auch ein niedrigeres Ausmaß an Leukozyten, insbesondere der Ly6Chi-Monozyten (im Blut zirkulierende Zellen des Immunsystems und die Vorläufer der u. a. in den Geweben lokalisierten Makrophagen) – im Gehirn, Blut und Knochenmark.

Also prüften die Forscher, ob es tatsächlich die Ly6Chi-Monozyten waren, die hinter den Veränderungen bei Neurogenese und Gedächtnis standen.

Defizite bei der Neurogenese

In einem weiteren Experiment verglichen die Wissenschaftler unbehandelte Probanden mit Probanden, die eine gesunde Darmflora hatten, aber ein niedriges Niveau an Ly6Chi – entweder genetisch bedingt oder wegen einer Behandlung mit Antikörpern, deren Ziele die Ly6Chi-Zellen waren.

In beiden Fällen zeigten die Probanden mit niedrigen Ly6Chi-Niveau ein ähnlich schlechtes Gedächtnis und Defizite bei der Neurogenese, wie die Probanden, die ihre Darmflora im anderen Experiment verloren hatten.

Außerdem, ersetzen die Forscher das Ly6Chi-Niveau bei den mit Antibiotika behandelten Probanden, wonach sich Gedächtnis und Neurogenese verbesserten.

Für die Forscher war es eindrucksvoll herauszufinden, dass diese Ly6Chi-Zellen von der Peripherie zum Gehirn reisen, und wenn es Störungen im Mikrobiom gibt, tritt Ly6Chi als eine Mittler-Zelle auf, sagte Susanne Wolf.

Beeinträchtigungen durch Antibiotika reversibel

Die nachteiligen Nebenwirkungen der Antibiotika können zum Glück umgekehrt werden. Probanden, die Probiotika erhielten, oder nach der Antibiotika-Gabe trainierten, gewannen langsam Gedächtnis und Neurogenese wieder.

Aber ein Ergebnis im Experiment warf weitere Fragen über die Bakterien im Darm und die Verbindung zwischen Ly6Chi und dem Gehirn auf. Obwohl Probiotika den Probanden halfen, das Gedächtnis zurück zu erhalten, schafften Transplantationen der Darmbakterien zur Herstellung einer gesunden Darmflora – dies nicht. Es war überraschend, dass die normale Transplantation die Darmflora wieder herstellte, aber die Neurogenese nicht wieder erlangt wurde, sagte Wolf.

Das könnte ein Hinweis auf die direkten Effekte von Antibiotika auf die Neurogenese sein, ohne den Umweg über den Darm zu nehmen. Um das herauszufinden, könnten wir keimfreie Probanden ohne Darmflora mit Antibiotika behandeln und sehen, was sich unterscheidet, sagte sie.

Es lässt sich nicht ausschließen, dass probiotische Behandlungen die Symptome von Patienten mit neurodegenerativen und psychischen Störungen verbessern  können.

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Quellen: https://academic.oup.com/nar/article/46/18/9625/5088042 / https://www.sciencedaily.com/releases/2016/05/160519130105.htm#.Vz89DU_KkdY.twitter
Cell Reports,  DOI: 10.1016/j.celrep.2016.04.074

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