Akbar, N., N. A. Khan, K. Sagathevan, M. Iqbal, A. Tawab & R. Siddiqui (2019): Gut bacteria of Cuora amboinensis (turtle) produce broad-spectrum antibacterial molecules. – Scientific Reports 9(1): 17012.

Darmbakterien aus Cuora amboinensis (Schildkröten) produzieren ein breites Spektrum an antibakteriellen Molekülen.

DOI: 10.1038/s41598-019-52738-w ➚

Antimikrobielle Resistenz stellt eine große Gefahr für die menschliche Gesundheit dar und somit ist es dringend notwendig antibakteriell wirksame Moleküle zu identifizieren. Früher schon stellten wir die Hypothese auf, dass die mikrobielle Darmflora von Tieren eine potentielle Ressource darstellt solche antibakteriell wirksamen Moleküle zu finden. Unter vielen anderen Tieren ist Cuora amboinensis (Schildkröte) ein wichtiges Reptil welches unter unterschiedlichsten ökologischen Umweltbedingungen lebt und sich von organischen Abfall und terrestrischen Organismen ernährt. Zusätzlich wurde sie auch in der traditionellen Medizin genutzt. Das Ziel dieser Untersuchung war die Darmbakterien dieser Schildkröte zu analysieren mit dem Ziel potentielle antibakteriell wirksame Substanzen zu finden. Wir isolierten etliche Bakterien aus dem Schildkrötendarm und bereiteten damit sogenannte konditionierte Medien. Diese konditionierten Medien zeigten eine potente antibakterielle Aktivität gegen etliche Gram-positive (Bacillus cereus, Streptococcus pyogenes und Methicillin-resistente Staphylococcus aureus) sowie Gram-negative (neuropathogene Escherichia coli K1, Serratia marcescens, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enterica und Klebsiella pneumoniae) pathogene Bakterien. Bakterizide Aktivität aus den konditionierten (Kultur)Medien erwies sich als hitzeresistent, wenn es für 10 min. auf 95 °C erhitzt wurde. Wir zeigten anhand der Messung der Laktatdehydrogenaseausschüttung, dass die konditionierten Medien keinen Effekt auf die Überlebensfähigkeit humaner Zellen hatte. Eine Tandem-Massenspektrometrieanalyse zeigte, das Vorhandensein von sogenannten „Sekundären Metaboliten” an, wie z.B. eine Reihe von bekannten wie auch einiger unbekannter, neuer N-Acyl-Homoserinlaktone, etliche Homologe von 4-Hydroxy-2-Alkylquinoline und Rhamnolipide welche eine klare Signatur erkennen ließen, dass sie von Pseudomonas-Arten abstammten. Diese Ergebnisse liefern signifikante Hinweise und bilden eine Basis für die Entwicklung von rationalen Therapieansätzen gegen bakterielle Infektionen.

Kommentar von H.-J. Bidmon

Eine interessante Arbeit die zeigt, dass eventuell auch der Darminhalt von Schildkröten das eine oder andere Medikament zur Bekämpfung von multiresistenten Bakterienstämmen liefern könnte, denn es ist schon erstaunlich, dass man hier selbst Substanzen nachgewiesen hat die Bakterien abtöten die gegen das Notfall-Antibiotikum Methicillin resistent sind. Zeitgleich liefert diese Arbeit aber auch Belege dafür wie weitverbreitet wahrscheinlich Antibiotikaresistenz in der Umwelt ist, denn die Darmflora von C. amboinensis bildet solche Substanzen ja nicht unbedingt um damit ihren Wirt die Schildkröte zu schützen oder ihr zu schaden, sondern diese Darmbakterien nutzen sie um damit sagen wir mal ihre ökologische Nische sauber und intakt zu halten. Sie setzen sie dazu ein um sich damit gegen andere bakterielle Konkurrenten durchzusetzen oder sich vor Konkurrenz in ihrer Umwelt (hier der Darm) zu schützen. Sicher besteht das Risiko, dass die Resistenz auch an andere Bakterienstämme weitergegeben wird und es besteht dann auch das Risiko, dass bei einer notwendigen Behandlung manche Antibiotika nicht mehr wirken. Allerdings scheint das hier erstmal nicht der Fall zu sein. Mikrobiomanalysen werden aber zukünftig für die veterinärmedizinische Bestandsüberwachung, die Diagnostik und die Gesunderhaltung immer wichtiger. Da eine gesunde eventuell sogar speziesspezifische Darmflora auch von Ernährung mit beeinflusst (z. B. Yuan et al., 2015) bieten sich auch hier interessante, diagnostisch wertvolle ernährungsphysiologische Therapieansätze (z.B. Ahsan et al., 2018; Rawski et al.; 2018) wie wir sie heute schon aus der Humanmedizin zunehmend kennenlernen. Siehe dazu z. B. Cohen & Pennisi, (2019); Kuang et al., (2019); Wang et al., (2017). Diesbezüglich hat man auch schon in der Veterinärmedizin erste Erkenntnisse darüber welche diagnostischen Vorteile die Mikrobiomanalysen und die Mikrobiomverschiebungen für die Tiergesunderhaltung in menschlicher Obhut bieten. Ich möchte kein Prophet sein, aber auch für die Überwachung von wiederangesiedelten oder ausgewilderten Wildbeständen werden sich Mikrobiomanalysen zukünftig als diagnostisch wertvoll erweisen.

Literatur

Ahasan, M. S., T. B. Waltzek, R. Huerlimann & E. Ariel (2018): Comparative analysis of gut bacterial communities of green turtles (Chelonia mydas) pre-hospitalization and post-rehabilitation by high-throughput sequencing of bacterial 16S rRNA gene. – Microbiological Research 207: 91-99 oder Abstract-Archiv.

Cohen, J. & E. Pennisi (2019): DNA pushes back the microbiome frontier. – Science 366(6461): 23; DOI: 10.1126/science.366.6461.23 ➚.

Kuang, Z., Y. Wang, Y. Li, C. Ye, K. A. Ruhn, C. L. Behrendt, E. N. Olson & L. V. Hooper (2019): The intestinal microbiota programs diurnal rhythms in host metabolism through histone deacetylase 3. – Science 365(6460): 1428-1434; DOI: 10.1126/science.aaw3134 ➚.

Rawski, M., B. Kieronczyk, S. Swiatkiewicz & D. Jozefiak (2018): Long-term study on single and multiple species probiotic preparations for Florida softshell turtle (Apalone ferox) nutrition. – Animal science papers and reports 36(1): 87-98 oder Abstract-Archiv.

Wang, Y., Z. Kuang, X. Yu, K. A. Ruhn, M. Kubo & L. V. Hooper (2017): The intestinal microbiota regulates body composition through NFIL 3 and the circadian clock. – Science 357(6354): 912-916; DOI: 10.1126/science.aan0677 ➚.

Yuan M. L., S. H. Dean, A. V. Longo, B. B. Rothermel, T. D. Tuberville & K. R. Zamudio (2015): Kinship, inbreeding, and fine-scale spatial structure influence gut microbiota in a hindgut-fermenting tortoise. – Molecular Ecology 24(10): 2521-2536 oder Abstract-Archiv.