Lysostaphin

Lysostaphin ist eine von Staphylococcus staphylolyticus produzierte Endopeptidase, die S. aureus spalten kann. Die Hydrolysestelle ist die Glycyl‑Glycyl‑Peptidbrücke im staphylokokken Peptidoglykanmolekül. Es kann zur Reduktion der Staphylokokkenzahl in der Nasenhöhle und im Rachenraum des Patienten eingesetzt werden. Es kann zudem zur Behandlung von durch Staphylokokken verursachten Infektionen verwendet werden, die gegenüber β‑Laktam‑Antibiotika resistent sind.

Einführung

Lysostaphin ist eine metallabhängige Endopeptidase, die Staphylococcus aureus imitiert (Kristallstruktur von Lysostaphin). Es kann als antibakterieller Wirkstoff gegen Staphylococcus aureus eingesetzt werden. Lysostaphin ist eine 27‑kDa‑Glycylglycin‑Endopeptidase, ein antibakterielles Enzym, das die quervernetzten Pentaglycinbrücken spalten kann, die in bestimmten staphylokokken Zellwand‑Peptidoglykanen vorkommen. Lysostaphin wurde 1964 erstmals von Schindler und Schulter aus einer Kultur von Staphylococcus simulans isoliert. Die Zellwände von Staphylococcus aureus enthalten einen hohen Anteil an Pentaglycin, wodurch Lysostaphin ein hochwirksamer Wirkstoff gegen aktive sowie stationäre Bakterien ist.

Schädigung

Infektionen mit Staphylococcus aureus und Staphylococcus epidermidis stellen weiterhin ein wesentliches Problem im klinischen Umfeld dar, insbesondere bei Patienten mit implantierbaren Medizinprodukten. Staphylokokken verursachen einen großen Anteil an device‑assoziierten Infektionen und leben – wie viele andere Pathogene – im Wirt nicht überwiegend als frei schwebende planktonische Zellen, sondern bilden sessile bakterielle Zellverbände (Biofilme) auf implantierbaren Medizinprodukten. Diese Fähigkeit zur Bildung strukturierter Gemeinschaften. Sobald sich ein „Staphylokokken“-Biofilm auf einem implantierten Medizinprodukt gebildet hat, ist er aufgrund seiner Arzneimittelresistenz und des Schutzes vor antibakteriellen Einwirkungen schwer zu eliminieren.

Forschungsstand

Seit der Isolierung von Lysostaphin wurden zahlreiche In‑vivo‑ und In‑vitro‑Studien durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass Lysostaphin empfindliche S. aureus-Biofilme eradizieren kann. Berichten zufolge kann es trotz der höheren Enzymkonzentration den Biofilm von Staphylococcus epidermidis in vitro effektiv zerstören. Im Vergleich zu häufig eingesetzten Antibiotika wie Vancomycin zeigte Lysostaphin in vitro eine höhere antibakterielle Aktivität. In Kaninchenmodellen erwies sich das Enzym als wirksam gegen durch methicillinsensiblen Staphylococcus aureus (MSSA) und methicillinresistenten Staphylococcus aureus (MRSA) verursachte Keratitis. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Kombination von Lysostaphin mit antimikrobiellen Arzneimitteln wie Cefazolin, Clarithromycin, Doxycyclin, Levofloxacin, Linezolid und Quinupristin/Dalfopristin synergistische Effekte gegenüber bakteriellen MSSA‑Stämmen aufweist. Eine von Belyansky et al. veröffentlichte Studie zeigte beispielsweise, dass ein mit Lysostaphin konjugiertes Netz im Rattenmodell einen überraschenden protektiven Effekt aufwies. Die Anwendung von Lysostaphin zur Behandlung von „Staphylokokken“-Biofilm‑assoziierten Infektionen könnte sich gegenüber Antibiotika als vorteilhaft erweisen, da das Enzym in relativ niedriger Dosierung verabreicht werden und den Staphylokokken‑Biofilm zerstören kann, sodass eine chirurgische Entfernung des infizierten Medizinprodukts nicht erforderlich ist.

Schlussfolgerungen

Lysostaphin (Lysostaphin, Lys) ist ein mittels Genklonierungstechnologie hergestelltes Protein, das die exogene Expression des Lysostaphin‑Gens ermöglicht. Es handelt sich um eine Zn²⁺-abhängige Metalloprotease mit Endopeptidase‑Aktivität, die spezifisch die Gly‑Pentapeptidbrücke der Staphylokokken‑Zellwand hydrolysieren kann, wodurch die Zellwand von Staphylococcus aureus (insbesondere MRSA) rupturiert und eine Bakteriolyse sowie Desinfektion erreicht wird, ohne dass eine Arzneimittelresistenz entsteht. Als antibakterieller Wirkstoff besitzt es ein großes Anwendungspotenzial in der Veterinärmedizin und in klinischen Anwendungsfeldern.

Referenzen