04.10.2018 - University of Eastern Finland

Ciprofloxacin hat dramatische Auswirkungen auf das mitochondriale Genom

Antibiotika sollten vorsichtig eingesetzt werden

Antibiotika haben viele Leben gerettet, indem sie Patienten mit bakteriellen oder fungalen Infektionen gerettet haben, aber diese wertvollen Medikamente haben auch eine Schattenseite. Wie die meisten Medikamente können auch viele Antibiotika unerwünschte Wirkungen auf den Stoffwechsel des Körpers haben, die mehr oder weniger schwere Symptome verursachen.

Die Gruppe der Fluorchinolone mit ihrem bekanntesten Mitglied Ciprofloxacin ist ein solcher Fall: Fluorchinolone gehören zu den am häufigsten verwendeten antibakteriellen Breitbandantibiotika und werden in der Regel bei Atemwegs-, Harn- oder Ohrinfektionen verschrieben. Während sie im Allgemeinen gut verträglich sind, entwickeln einige Patienten, die Fluorchinolone erhalten, schwere Gesundheitsprobleme, darunter Sehnenrisse, dauerhafte Nervenschäden oder Depressionen. Die Gründe für diese Nebenwirkungen sind noch unklar.

Eine Studie an der University of Eastern Finland untersuchte die Wirkung von Ciprofloxacin auf die Mitochondrien, die wichtigen Zellorganellen in unserem Körper, die die Energie für die Zellfunktion produzieren. Mitochondrien besitzen ein eigenes kleines zirkuläres Genom, das Topoisomerase-Enzyme für seine Erhaltung benötigt. Topoisomerasen regulieren die Topologie der DNA und entwirren beispielsweise Knoten und überwundene Abschnitte eines Genoms, indem sie die DNA-Sequenz schneiden und wieder verbinden. Während Fluorchinolone dazu bestimmt sind, die bakterielle Topoisomerase-Gyrase zu hemmen, die zum Absterben des Bakteriums führt, hemmen sie auch die Topoisomerase 2 unserer eigenen Zellen.

"Wir haben festgestellt, dass die Topoisomerase 2 für die Replikation des mitochondrialen Genoms besonders wichtig ist, da sie die Wicklung dieses kleinen DNA-Moleküls reguliert, indem sie positive Wendungen entfernt", sagt Academy Research Fellow Steffi Goffart von der University of Eastern Finland.

Ciprofloxacin stoppte diese normale Aufrechterhaltung und Transkription der mitochondrialen DNA, indem es die mtDNA-Topologie änderte, was zu einer beeinträchtigten mitochondrialen Energieproduktion führte und das Zellwachstum und die Differenzierung blockierte. Diese dramatischen Auswirkungen auf die mitochondriale DNA sind wahrscheinlich die Ursache für die meisten negativen Nebenwirkungen bei Patienten und auch ein Grund, Fluorchinolon-Antibiotika mit großer Vorsicht zu verwenden.

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