NPK2011: Resistenz und Toleranz bei Bakterien - Ist Silber mehr als ein Edelmetall?

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Thomas U. Keller, Smith & Nephew, Schweiz

Text of NPK2011: Resistenz und Toleranz bei Bakterien - Ist Silber mehr als ein Edelmetall?

  • 1. Resistenz und Toleranz Ist Silber mehr als einEdelmetall?Thomas U. Keller, Mikrobiologe/BiochemikerNiederrheinischer Pflegekongress 28.-29.09.2011

2. Mannschaftssport 3. Wie funktioniert diese Verteidigung? 4. berlebensstrategien: Teambildung 5. Kolonisierung neuer Welten 6. Der Biofilm 7. Das Team 8. FC Augenklinik Augsburg 9. Jo M. Martin et al. Molecular Biology: New Dimension for Cutaneous Biology and Wound Healing; J. of Invetigatind Dermatology, Vol 130, 2010 10. Das Leben im Biofilm (Genetic finger printing) Jo M. Martin et al. Molecular Biology: New Dimension for Cutaneous Biology and Wound Healing; J. of Invetigatind Dermatology, Vol 130, 2010 11. Das Leben im Biofilm (Genetic finger printing)Jo M. Martin et al. Molecular Biology: New Dimension for Cutaneous Biology and Wound Healing; J. of Invetigatind Dermatology, Vol 130, 2010 12. Das Leben im Biofilm (Genetic finger printing) Der Biofilm ist eine organisierte Gemeinschaft verschiedener Kulturen Der Zusammensetzung des Biofilms hngt von der Wunde ab Im Biofilm herrscht eine Symbiose zwischen anaeroben und aeroben Bakterienarten. Die vorhandenen Rohstoffe (Exudat) bestimmen den AlltagJo M. Martin et al. Molecular Biology: New Dimension for Cutaneous Biology and Wound Healing; J. of Invetigatind Dermatology, Vol 130, 2010 13. Der Schutz 14. Die AbwehrlinieDer Biofilm 15. Abwehr von Feinden 16. Abwehrkampf der Natur: Antibiotika 17. Survival of the fittest 18. AntibiotikaAntibiotika (v. altgriech. - anstelle, gegen und Leben mit lateinischer Endung; Einzahl Antibiotikum) sindim ursprnglichen Sinne natrlich gebildete,niedermolekulare Stoffwechselprodukte von Pilzen oderBakterien, die schon in geringer Konzentration dasWachstum von anderen Mikroorganismen hemmen oderdiese abtten. 19. Rettich BlausureAtembeschwerden 20. Antibiotika in der modernen Medizin 21. Antibiotika in der modernen MedizinProteinsynthese Struktur und Funktion der: DNA:AminoglykosideChinolineLincosamideNitrofuraneMakrolideNitrimidazoleOxazolinoideZellwandaufbau:TetracyclineBactracinStruktur und Funktion derB-Laktam-Antibiotika Zellmembran:Fostomycin ColistinGlykopeptide Polymyxin FolsuresynthesRibosomen: eRifampcin Sulfonamide Trimethoprin 22. Antibiotika in der modernen MedizinDie meisten eingesetzten Antibiotika sind chemisch kommen in der Natur in der Form nicht vorDie meisten Antibiotika sind max. 70 Jahre altDie Mglichkeit der weiteren chemischen Modifikationen sindbeschrnktDer Vorrat an neuen Antibiotika sinkt 23. Abwehrkampf der Bakterien I:Die Resistenz 24. Mechanismus der ResistenzbildungErkennnenImmunsystemAbwehrenWeitersagen 25. Beta-Lactam RingErkennen 26. AbwehrenResistenz gegen Antibiotika: Synthese von Enzymen (spontane Mutation, selektive Mutation) Stren/zerstren der 3D-Struktur Inaktivieren der aktiven Komponente Zerlegung in Einzelmolekle 27. WeitersagenPlasmid 28. Weitersagen zwischen gleichen StmmenMRSA=Methicillin-resistente Staph. aureus 29. EHEC 30. Weitersagen zwischen verschiedenen Stmmen VRSA= Vancomycin resistente Staph. aureus 31. Abwehrkampf der Bakterien II: Die Toleranz 32. Survival of the fittest Resistent! Resistent? 33. Karitativ eingestellte Bakterien opfern sich frdie GemeinschaftNature: Vol 467/2 September 2010 34. Survival of the fittest Tolerante Bakterien Erhhen der Pumpenleistung Bildung von Oxidantien Resistente Bakterien Erschpfung z.T. absterben Sensible BakterienTod 35. Vorteile:1) Rasche Reaktionszeit, da nur kleiner Teil resistent2) Sensibilisierung der Population Erhhen derberlebensrate3) Einfache Mechanismen, in der Zelle rasch umsetzbarNachteile:Resistente Zellen knnen zugrunde gehen, da Produktionvon Indol sehr energieaufwendig ist 36. Natrliches Antibiotikum: Ag+ 37. Silber als Naturprodukt 38. Resistenz ?PenicillinAg+Resistenz Antibiotika: Resistenz Ag+ Stren/zerstren der 3D-Struktur Ist bereits ein Einzelmolekl Inaktivieren der aktiven Komponente klassische Resistenz nicht mglich Zerlegung in Einzelmolekle 39. Wie kommt das Silber in die ZelleZelleigenes PumpensystemBakterien Innenraum (Cytoplasma) 40. Philippus Theophrastus Aureolus Bombast von Hohenheim All Ding sind Gift und nichts ohn Gift; allein die Dosis macht, das ein Ding kein Gift ist 41. Abwehr von Ag+ 42. Abwehr von Ag+ (geringeKonzentration) 43. Abwehr von Ag+ (hoheKonzentrationen) 44. Abwehr von eindringendem Ag+Membran-Pumpen, die den Stofftransport sowie die Zellatmung steuern 45. Toleranz gegen Ag+Mechanismen:Erhhung der Pumpenleistung um Ag+ aus der Zelle zubefrdern Einbau von zustzlichen Pumpen in die Membran um nochmehrAg+ aus der Zelle zu befrdern. Auffangbecken fr eindringende Menge Ag+ 46. Minimale bakterizide Konzentration (MBC) MRSA = 60 ppm (Maple et al 1992) Acticoat-Konzentration gemessen in tryptic soy broth): 80-100 ppm (Yin et al, J Burn Care and Rehabil.1999;20:195-200) 47. Stoffklassen mit Ag+ 48. Ag+ im Altertum 49. Ag+ im Mittelalter 50. Salbe 51. Silbersulfadiazine (SSD) Wird primr bei Verbrennungen eingesetzt Ag an Sulfadiazine gebunden Komplex wirkt an der Bakterienwand Sulfadiazin: toxische Wirkung gegenber Knochenmark Proinflammatorischer Effekt kann zu Verzgerung der Reepithalisation fhren 52. Matrixgebundenes Silber 53. Matrixgebundenes SilberAktivkohle + Silber (Actisorb Silver220) Hydrofaser + Silber (Aquacel Ag)Schaumstoff + Silber (Avance)Schaumstoff + Silber (AllevynAg) Hydrokolloid +Silber (Contreet H )S.Thomas JWC 2003 54. Matrixgebundenes Ag+ Als Beispiel: CMC (Carboxymethylcellulose) 55. Matrixgebundenes Ag+PU-SchaumChemischer Haken wird fest an PU-Schaum gebundenAg+ lst sich in wssriger Lsung 56. Nanokristallines Silber 57. Nanokristallines SilberDas Wort "Nano" kommt aus dem Griechischen und heit"Zwerg". Im wissenschaftlichen Sprach-gebrauch steht"Nano" fr eine Gren-ordnung einer Einheit . EinNanometer (abgekrzt: 1 nm) steht fr ein milliardenstelMeter (1/1.000.000.000 m = 10-9m). Das heit ein Meterentspricht genau einer Milliarde (109) Nanometer .Oder10 Wasserstoffatome in einer Reihe messen 1 nm 58. Nanokristallines SilberSILCRYST is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat is trademark of Smith & Nephew plc 59. Herstellung von nanokristallinem Silber(Actiocat)SILCRYST is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat is trademark of Smith & Nephew plc 60. PolyestermatrixSILCRYST is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat is trademark of Smith & Nephew plc 61. Beschichtung des nanokristallinen SilberSILCRYST is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat is trademark of Smith & Nephew plc 62. REM der nanokristallinen Membran QuerschnittOberflcheSILCRYST is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat is trademark of Smith & Nephew plc 63. Nanokristallines SilberAg0Ag+ 64. Nanokristallines SilberPolyestergerst 65. Nanokristallines Silber aktiviert Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ 66. Nanokristallines Silber ActicoatAg+ Ag+Ag+Ag+ Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+ Ag+Ag+Ag+Ag+ 67. ZusammenfassungPraktischalle bekannten Resistenzen sind gegensynthetisch hergestellte Antibiotika festgestellt wordenGegen Antibiotika ist der karitative Effekt lebensrettend(Zeit)Silber ist ein natrliches MoleklBakterien knnen Silber nicht bekmpfenBakterienknnen durch geeignete Massnahmen dieToleranz gegen Silber erhhenSilbersoll in hoher Konzentration verwendet werden umToleranzen zu vermeiden (Zeitfaktor)