Forscher Simon Heilbronner, Professor für Mikrobiologie am Biozentrum der LMU, und sein Team zeigen in einer neuen Studie im ISME Journal, dass potenziell gefährliche Staphylokokken in der menschlichen Nasenhöhle in einen intensiven Wettbewerb mit anderen Bakterien um das Vitamin Biotin treten. Die Ressourcenknappheit könnte ein neuer Ansatzpunkt zur Bekämpfung potenziell gefährlicher Keime sein.
In der menschlichen Nase leben zahlreiche Mikroorganismen, darunter auch das potenziell gefährliche Bakterium Staphylococcus aureus, das bei rund einem Drittel der Bevölkerung vorkommt und teils schwer behandelbare Infektionen auslösen kann. Sein Wachstum wird maßgeblich durch das Zusammenspiel mit harmlosen Mitbewohnern beeinflusst.
Die neue Studie des Biozentrums der LMU zeigt, dass Biotin im nährstoffarmen Lebensraum der Nase ein limitierender Faktor ist. S. aureus und verschiedene Kommensalen konkurrieren intensiv um dieses essenzielle Vitamin, das für zentrale Stoffwechselprozesse benötigt wird. Obwohl einige Bakterien Biotin selbst produzieren können, ist die Synthese energieaufwendig und die Vitaminverfügbarkeit insgesamt gering. Andere Bakterien sind vollständig auf Biotin aus ihrer Umgebung angewiesen und beeinflussen so zusätzlich die Ressourcenverteilung.
„Es gibt einen aktiven Wettkampf zwischen S. aureus und nasalen Kommensalen um das Vitamin Biotin, der die Fitness von S. aureus beeinflusst“, erklärt Simon Heilbronner, Professor für Mikrobiologie am Biozentrum der LMU und Leiter der Studie. Der Infektionsbiologe und sein Team untersuchten, welche molekularen Mechanismen solchen Interaktionen zwischen S. aureus und seinen Kommensalen zugrunde liegen.
Diese Konkurrenz und gegenseitige Abhängigkeit innerhalb des nasalen Mikrobioms bestimmen maßgeblich die Fitness von S. aureus. Die Erkenntnisse legen nahe, dass Strategien zur Blockade von Biotinsynthese oder -aufnahme sowie der Einsatz spezifischer Kommensalen neue Ansatzpunkte bieten könnten, um das Bakterium aus der Nasenhöhle zu verdrängen.
„Wir konnten zeigen, dass Biotin die Wechselbeziehungen zwischen den Arten des menschlichen Nasenmikrobioms stark beeinflusst und sowohl für Konkurrenz als auch für gegenseitige Abhängigkeiten sorgt“, so Heilbronner. „Trotz seiner Fähigkeit, selbst Biotin zu produzieren, ist S. aureus darauf angewiesen, zusätzlich Biotin aus der Umwelt aufzunehmen, um optimal wachsen zu können.“
Das wäre ein möglicher Ansatzpunkt bei der Bekämpfung multiresistenter Keime: „Man könnte gezielt Probiotika bestehend aus Kommensalen entwickeln, die S. aureus nicht mit Biotin versorgen, sondern ihm Konkurrenz machen. Und neue Wirkstoffe nutzen, die die Synthese oder Aufnahme von Biotin blockieren. Damit sollte sich S. aureus aus der Nase vertreiben lassen.“