HAPDICS-Studie: Bakterien besser verstehen lernen

von links Knochenmodell, kleine Schlittenprothese, Oberflächenersatz, gestielte Knieendoprothesen zur Stabilisierung des Kniegelenkes

In Deutschland werden jährlich mehr als 400.000 Hüft- und Knieendoprothesen implantiert. Während die Implantation eines künstlichen Gelenkes für den Patienten primär von herausragendem Nutzen ist, so birgt diese Maßnahme in ein bis zwei Prozent der Fälle jedoch auch das Risiko einer Infektion. Aus diesem Grund möchten Wissenschaftler der ENDO-Klinik Hamburg und des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) herausfinden, warum Bakterien in der Lage sind, künstliche Gelenke zu infizieren, wie Bakterien das Immunsystem des Menschen unterwandern und wieso sie zum Teil resistent gegen scheinbar wirksame Antibiotika werden können. Für ihre Studie HAPDICS („Hamburg prosthetic device infection cohort study“) nutzen die Forscher modernste Methoden der Molekularbiologie.

Die Erkenntnisse der Untersuchung sollen in den kommenden Jahren helfen, neben der Diagnostik vor allem die Prophylaxe und Therapie von Gelenkinfektionen zu optimieren. Die Damp-Stiftung unterstützte das Projekt in den vergangenen fünf Jahren mit einer Millionen Euro.

Um eine fast uneingeschränkte Mobilität bei Erkrankungen der Gelenke zu ermöglichen, ist der Einsatz künstlicher Gelenke aus der modernen Medizin nicht mehr wegzudenken. Eine zwar seltene, aber folgenschwere Komplikation kann die Entstehung einer Infektion sein. Eine alleinige Therapie mit Antibiotika ist quasi fast nie ausreichend, so dass weitere Operationen notwendig werden. Warum entgehen die Bakterien bei Kunstgelenkinfektionen dem Immunsystem des Menschen und der Wirkung von Antibiotika?

Kunstgelenkinfektionen werden am häufigsten von Bakterien aus der Gruppe der Staphylokokken, vor allem Staphylococcus epidermidis, ausgelöst. Diese Mikroorganismen finden sich auf der Haut jedes Menschen, und eigentlich können sie als harmlos angesehen werden. Wie aber können diese eigentlich harmlosen Bakterien im Zusammenhang mit einer Endoprothesen-Implantation schwerwiegende Infektionen verursachen? Dieser Frage gehen die Experten des UKE und der ENDO-Klinik Hamburg im Rahmen der HAPDICS-Studie nach. Unter Einsatz modernster molekularbiologischer Verfahren gelang es, Einblicke in die Mechanismen der Infektionsentstehung zu gewinnen. Es zeigte sich, dass S. epidermidis zur Etablierung einer Protheseninfektion sein Erbgut modifiziert. Hierdurch erwirbt der Erreger Eigenschaften, die es ihm ermöglichen, fest auf dem Implantat haftende, sogenannte Biofilme auszubilden. Zusätzlich verändern die Erreger ihre Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika.

Zusammengenommen helfen diese Erkenntnisse dabei zu verstehen, warum Staphylokkken von der Haut chronische, schwer zu therapierende Infektionen verursachen kann. Diese Erkenntnisse und weitere Analysen helfen nicht nur dabei, die Pathogenese Implantat-assoziierter Infektionen zu verstehen. Ausgehend von den gewonnenen Einblicken sollen nun wunde Punkte der Bakterien identifiziert werden, die als Angriffsziel für neue Antibiotika verwendet werden könnten. Das erfolgreiche Kooperationsprojekt kann daher einen wichtigen Beitrag leisten, um zukünftig bestehende diagnostische, therapeutische und prophylaktische Maßnahmen zu optimieren.