Nachdem einige Stämme von Neisseria gonorrhoeae, dem Bakterium, das für Tripper verantwortlich ist, im Jahr 2010 Resistenzen gegen eine der letzten verbleibenden Antibiotikaklassen zeigten, begannen die Zentren für Krankheitskontrolle und -prävention, eine „duale Therapie“ zu empfehlen, was bedeutet, dass Ärzte nun zwei Medikamente gleichzeitig zur Bekämpfung von Tripper verschreiben. Derzeit sind diese beiden Medikamente Ceftriaxon, ein Mitglied der Cephalosporin-Klasse von Antibiotika, und Azithromycin.

Da die Befürchtungen zunehmen, dass Gonorrhoe diese letzten Abwehrmechanismen durchbrechen könnte, ist die Arbeit von Forschern wie dem Kristallographen Christopher Davies, Ph.D,

„Wir untersuchen auf molekularer Ebene die Ereignisse, die in den Kliniken für Unruhe sorgen“, sagt Davies, Professor in der Abteilung für Biochemie & Molekularbiologie und Direktor des MUSC Center for Structural Biology.

Davies‘ Team hat gerade eine Arbeit veröffentlicht, die zeigt, wie Cephalosporine ein Gonokokken-Protein namens Penicillin-bindendes Protein 2 (PBP2) binden und inaktivieren. Unter der Leitung des Postdoktoranden Avinash Singh, Ph.D., zeigten die Forscher, dass das Protein wichtige strukturelle Veränderungen durchläuft, darunter das Verdrehen und Rollen einer Schleife, um das Antibiotikum zu binden, was die Reaktion mit Cephalosporinen verstärkt. Ohne diese Veränderungen würde das Protein viel langsamer mit dem Antibiotikum reagieren.

Davies erklärte, dass alle Antibiotika auf wesentliche Funktionen eines bestimmten Bakteriums abzielen. Cephalosporine wirken, indem sie die bakterielle Zellwand angreifen.

Normalerweise bewegt sich PBP2 entlang der Zytoplasmamembran der Bakterienzelle und dringt in den Raum zwischen der Zytoplasmamembran und der äußeren Membran ein, um nach Peptiden zu suchen, an die es binden kann. Das Protein bindet Peptide aneinander, um ein Netz zu bilden – wie eine Zwiebeltüte im Supermarkt, so Davies. Aber Antibiotika springen ein und binden sich an das Protein, bevor es an ein Peptid gelangen kann.

„Das Protein läuft ganz normal in der Membranschicht herum, aber seine aktive Stelle ist durch das Antibiotikum blockiert, so dass alle potenziellen Interaktionen mit dem Peptidsubstrat erfolglos sind“, so Davies.

Da das Protein außer Betrieb ist und das Netz nicht aufbauen kann, entstehen Löcher in der Zellwand. Das Zytoplasma tritt aus, die Zelle platzt und stirbt, so Davies.

Doch die resistenten Stämme, die in Japan, Frankreich, Spanien und kürzlich in Kanada identifiziert wurden, entziehen sich der tödlichen Wirkung der Cephalosporine, indem sie verhindern, dass das Antibiotikum an das Zielprotein bindet. Wie sie dies erreichen, ist ein Schwerpunkt von Davies‘ Forschung.

Es gibt etwa 60 Mutationen auf dem PBP2-Protein in den resistenten Stämmen von Gonorrhöe. Davies‘ Team hat sechs Mutationen identifiziert, die der Resistenz zugrunde liegen, und untersucht, wie die Mutationen die Art und Weise verändern, wie das Protein auf Antibiotika reagiert.

Wenn die Forscher erst einmal verstehen, wie die Mutationen die Antibiotika an ihrer Wirkung hindern, können neue Medikamente entwickelt werden, so Davies. Wenn man wüsste, welche Mutationen wichtig sind, könnte man auch einen diagnostischen Test entwickeln, der den Ärzten sagt, ob ein bestimmter Patient einen resistenten Stamm hat und welche Medikamente er deshalb verschreiben muss.

Davies sagte, dass die Mutationen offenbar die Flexibilität des Proteins einschränken und die strukturellen Veränderungen verhindern, die für die Bindung des Antibiotikums erforderlich sind. Das löst ein neues Rätsel aus. Wenn diese Bewegungen für die Bindung an Peptide und den Aufbau des Netzes, das die Zellwand intakt hält, von entscheidender Bedeutung sind, wie können die Mutationen das Antibiotikum blockieren, aber dennoch die normale Reaktion ermöglichen? „Das ist der faszinierendste Aspekt unserer Forschung“, sagt Davies.

„Es handelt sich um eine essentielle Funktion, so dass die Mutationen das Protein nicht zu sehr verändern können. Es muss in der Lage sein, zu diskriminieren. Gegen ein Antibiotikum zu diskriminieren und gleichzeitig die normale Bindung und Reaktion mit dem Substrat beizubehalten, ist eine heikle Gratwanderung, die sie bewältigen müssen“, sagte er.

Diese Gratwanderung könnte der Grund dafür sein, dass sich die antibiotikaresistente Gonorrhoe nicht so schnell verbreitet hat wie erwartet.

„Es gibt einen Fitnesspreis. Sie funktionieren nicht so gut wie ihre anfälligen Gegenstücke, und wahrscheinlich verbreiten sie sich aus diesem Grund nicht so schnell wie befürchtet“, sagte Davies.

Obwohl sich der resistente Tripper nicht so schnell ausbreitet wie von den Gesundheitsbehörden befürchtet, ist die Zahl der Fälle von anfälligem Tripper sowie anderer sexuell übertragbarer Krankheiten gestiegen.

Die Gonorrhoe-Diagnosen sind laut CDC zwischen 2013 und 2017 um 67 % gestiegen.

„Wir gehen davon aus, dass Gonorrhoe irgendwann unser letztes hochwirksames Antibiotikum aufbrauchen wird, und zusätzliche Behandlungsmöglichkeiten werden dringend benötigt“, sagte Gail Bolan, M.D, Direktorin der CDC-Abteilung für STD-Prävention, bei der Veröffentlichung dieser Zahlen.

South Carolina hat die vierthöchste Gonorrhoe-Rate, so eine Analyse der CDC-Zahlen durch Health Testing Centers, einen Labortestdienst.

MUSC-Spezialist für Infektionskrankheiten Eric Meissner, M.D., Dr. Eric Meissner, Spezialist für Infektionskrankheiten an der USC, sagte, es sei nicht ganz klar, warum die Geschlechtskrankheiten zunehmen.

„Wir wissen, dass es bewährte Maßnahmen gibt, die der Einzelne anwenden kann, einschließlich der regelmäßigen Verwendung von Kondomen, die die Wahrscheinlichkeit, eine sexuell übertragbare Krankheit zu erwerben, deutlich verringern. Der Anstieg der STD-Raten deutet also darauf hin, dass mehr Maßnahmen im Bereich der öffentlichen Gesundheit und der Aufklärung erforderlich sind“, sagte er.

Obwohl Tripper nicht tödlich ist, kann er lebenslange Probleme verursachen, wenn er unbehandelt bleibt, einschließlich Unfruchtbarkeit und Anfälligkeit für andere sexuell übertragbare Krankheiten wie HIV.

„Es ist wichtig, dass die Menschen wissen, dass man Tripper haben kann, ohne Symptome zu haben. Sie können sich also nicht allein auf das Fehlen von Symptomen verlassen, um sicher zu sein, dass Sie oder Ihr Sexualpartner keinen Tripper haben“, sagte Meissner. „Sexuell aktive Menschen, die ein Risiko für Tripper haben, sollten sich regelmäßig testen lassen.“

In der Zwischenzeit setzen Davies und sein Team ihre Arbeit im Labor fort. Der nächste Schritt besteht darin, herauszufinden, wie das Protein seine normale wichtige Funktion erfüllen kann, während es sich den Antibiotika entzieht. Die Gruppe hat einige Ideen, die sie auf den Prüfstand stellen wird, sagte er.

Meissner sagte, dass die Antibiotikaresistenz für Ärzte in der Klinik besorgniserregend ist.

„Auch wenn der spezifische Stamm, den Dr. Davies untersucht, selten ist, ist es wichtig festzustellen, dass das Auftreten von Resistenzen bei Gonorrhöe ein echtes Problem ist“, sagte Meissner.