1989 · Hörnsten — Auswirkungen der Sphäroplastenbildung von Escherichia coli auf H₂- und Adenosintriphosphat-basierte Ampicillin-Empfindlichkeitstests.
Kurzfassung
Wenn das Antibiotikum Ampicillin die Zellwände von E.-coli-Bakterien schädigt und Sphäroplasten bildet, sinkt die Wasserstoffproduktion der Bakterien — aber ihre ATP-Spiegel bleiben relativ normal, was eine Diskrepanz zwischen zwei verschiedenen Antibiotika-Empfindlichkeitstestmethoden schafft. Diese In-vitro-Mikrobiologiestudie untersuchte, wie die Sphäroplastenbildung die Zuverlässigkeit von H₂-basierten und ATP-basierten bakteriellen Empfindlichkeitsassays beeinflusst. (Diagnostic Microbiology and Infectious Disease, 1989.)
Kommentar
Diese Studie verwendet die Wasserstoffgasproduktion von E.-coli-Bakterien als metabolischen Marker für die bakterielle Lebensfähigkeit bei Antibiotika-Tests — nicht als therapeutisches Molekül. Der Kernbefund ist, dass die ampicillininduzierte Sphäroplastenbildung die H₂-Produktion unverhältnismäßig stark im Vergleich zur Zelllebensfähigkeit unterdrückt, was bedeutet, dass H₂-basierte Empfindlichkeitsassays irreführend negative Ergebnisse liefern können, wenn Bakterien nicht wirklich abgestorben sind. Umgekehrt überschätzen ATP-Assays die lebensfähige Zelldichte in Gegenwart von Sphäroplasten. Dies ist eine methodologische Mikrobiologiearbeit ohne Relevanz für die therapeutische molekulare Wasserstoffverwendung.
Wichtige Zitate
- „Die metabolischen Veränderungen, die während der Sphäroplastenbildung auftraten, wirkten sich ungünstig auf die Produktion von molekularem Wasserstoff aus.“ Original (EN): „The metabolic changes that took place during spheroplast formation disfavored the production of molecular hydrogen.“ — Sphäroplastenbildung unterdrückt H₂-Produktion und beeinträchtigt die Assay-Zuverlässigkeit
- „Der intrazelluläre bakterielle Adenosintriphosphat-(ATP-)Spiegel blieb während der Sphäroplastenbildung normal oder leicht erhöht, während die Lebensfähigkeit (KBE/ml) abnahm.“ Original (EN): „The intracellular bacterial adenosine triphosphate (ATP) level remained normal or slightly elevated during spheroplast formation while viability (cfu/ml) decreased.“ — ATP und Lebensfähigkeit divergieren unter Antibiotikadruck — die zwei Methoden liefern unterschiedliche Antworten
- „Bei Verwendung einer Nährlösung mit niedrigerer Osmolalität (50 mosm/L) trat keine Sphäroplastenbildung auf, und eine enge Beziehung zwischen Lebensfähigkeit und intrazellulärem ATP wurde beobachtet.“ Original (EN): „When using a broth with lower osmolality (50 mosm/L) no spheroplast formation occurred and a close relation between viability and intracellular ATP was observed.“ — Osmolalität bestimmt, ob das Artefakt auftritt
Unsere Einordnung
Dies ist eine methodologische In-vitro-Mikrobiologiestudie. Wasserstoff hier ist ein bakterieller Metabolit, der als diagnostische Messgröße verwendet wird — es gibt keinen Bezug zur molekularen Wasserstofftherapie. Die Arbeit ist im Kontext der Methodik der Antibiotika-Empfindlichkeitstestung von Interesse, ist aber nicht relevant für die Frage nach H₂ als therapeutischem Mittel beim Menschen oder im Tiermodell.
Studiendesign
- Typ: In-vitro-Mikrobiologiestudie · Organismus: ein Stamm Escherichia coli · H₂-Rolle: bakterieller metabolischer Marker für Antibiotika-Empfindlichkeitstesting (nicht therapeutisch)
- Ergebnis: Sphäroplastenbildung bei 10-fachem MHK von Ampicillin unterdrückte H₂-Produktion, während ATP-Spiegel erhöht blieben; H₂-Assay und ATP-Assay lieferten diskrepante Ergebnisse für die bakterielle Lebensfähigkeit; Fehlen von Sphäroplasten bei niedriger Osmolalität stellte Übereinstimmung zwischen ATP und Lebensfähigkeit wieder her
Abstract (deutsche Übersetzung)
Die vorliegende Studie untersuchte die Auswirkungen von Ampicillin auf einen Stamm von Escherichia coli in Laktose-Peptonbrühe mit einer Osmolalität von 342 mosm/L unter anaeroben Bedingungen. Die Sphäroplastenbildung trat bei 10-fachem MHK von Ampicillin auf. Die metabolischen Veränderungen, die während der Sphäroplastenbildung auftraten, wirkten sich ungünstig auf die Produktion von molekularem Wasserstoff aus. Der intrazelluläre bakterielle ATP-Spiegel blieb während der Sphäroplastenbildung normal oder leicht erhöht, während die Lebensfähigkeit (KBE/ml) abnahm. Daher störte die Sphäroplastenbildung die Ampicillin-Empfindlichkeit, interpretiert durch Messung von molekularem Wasserstoff und Lebensfähigkeit, nicht wesentlich. Die Auswirkung auf den ATP-Assay war jedoch ausgeprägt. Es wurde festgestellt, dass die Reversion von Sphäroplasten zu bakteriellen Zellen für diesen bestimmten Stamm (gemessen an KBE/ml) nicht in quantitativen Zahlen erfolgte. Der ATP-Assay zeigte daher eine Annäherung an die Zelldichte, während Lebensfähigkeitsstudien eine niedrigere Zelldichte angaben. Bei Verwendung einer Nährlösung mit niedrigerer Osmolalität (50 mosm/L) trat keine Sphäroplastenbildung auf, und eine enge Beziehung zwischen Lebensfähigkeit und intrazellulärem ATP wurde beobachtet.
Original-Abstract (englisch)
The present study examined the effects of ampicillin on one strain of Escherichia coli in lactose peptone broth with an osmolality of 342 mosm/L under anaerobic conditions. Spheroplast formation occurred at 10 X MIC of ampicillin. The metabolic changes that took place during spheroplast formation disfavored the production of molecular hydrogen. The intracellular bacterial adenosine triphosphate (ATP) level remained normal or slightly elevated during spheroplast formation while viability (cfu/ml) decreased. Thus spheroplast formation did not interfere significantly with ampicillin susceptibility as interpreted by assaying molecular hydrogen and viability. The effect on the ATP assay was, however, pronounced. It was found that the reversion of spheroplasts to bacterial cells for this particular strain (as recorded by cfu/ml) did not occur in quantitative numbers. The ATP assay thus indicated an approximate of the density of cells, while viability studies reported a lower cell density. When using a broth with lower osmolality (50 mosm/L) no spheroplast formation occurred and a close relation between viability and intracellular ATP was observed.
Quelle & Links
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