Mysterium Biofilm – Warum heilt die Wunde nicht?

Mysterium Biofilm – Warum heilt die Wunde nicht?Wenn Wunden sich nicht schließen, braucht es medizinische Hilfe. Der Kampf gegen Biofilm in der Wunde spielt hierbei eine entscheidende Rolle. Bakterien können nämlich zu einer verzögerten Wundheilung führen – und kommen viel häufiger vor als bislang angenommen. Weitere Infos und Artikel zum Thema Infektionsprophylaxe finden Sie auf hygiene-in-practice.com Ein Sturz, ein Unfall, eine Operation – es gibt viele Situationen, in denen sich Menschen eine Wunde mit signifikantem Gewebeschaden zuziehen. Für die meisten ist das nur ein vorübergehendes und kurzfristiges Problem. Bei anderen entzieht sich eine Verletzung aber dem normalen Heilungsprozess, die Wunde wird chronisch. Oft hat sich dann darin ein mikrobieller Biofilm gebildet. Er verhindert, dass sich die Wunde schließen und heilen kann. Gut drei Prozent der Bevölkerung in Deutschland haben eine chronische Wunde. Die meisten Betroffenen sind 70 Jahre und älter. Ulcus cruris venosum (das umgangssprachlich genannte „offene Bein“), posttraumatische Wunden, Dekubitus und das Diabetische Fußsyndrom sind dabei die häufigsten Leiden. Insgesamt 2,7 Millionen Menschen mussten sich 2012 wegen chronischer Wunden medizinische Hilfe suchen, zeigte eine Untersuchung aus dem Jahr 2015. Ihre Behandlung ist für Mediziner und Pflegekräfte eine große Herausforderung – und der Biofilm in den Wunden erschwert ihnen die Arbeit. Mikroben kommunizieren über chemische Botenstoffe Biofilmein nicht heilenden Wunden setzen sich aus Mikroorganismen zusammen, die in eine schleimige Matrix aus verschiedenen Zuckern und Proteinen eingebettet sind. Zunächst schließen sich einzelne Bakterien in wenigen Stunden zu Mikrokolonien zusammen und haften sich fest an die Wundoberfläche. Nach zwei bis vier Tagen hat sich die Mikroben-Gemeinschaft zu einem dichten Film vereinigt. An diesem Film prallen Immunzellen und antimikrobielle Therapien ab. Die Lebensgemeinschaft organisiert sich mithilfe molekularer Kommunikation, dem sogenannten „Quorum Sensing“. So wird die Fähigkeit von Bakterien bezeichnet, über chemische Botenstoffe zu kommunizieren. Unter anderem kann darüber die Zelldichte ihrer Population gemessen werden.

Adaptiert nach © Legger | Dreamstime.com

Der Däne Prof. Thomas Bjarnsholt ist einer der bedeutendsten Forscher auf dem Biofilm-Gebiet. Er sagt: „Biofilme sind sehr wahrscheinlich bei allen chronischen Wunden im Spiel, auch wenn sie bisher nur in 60 bis 80 Prozent mikroskopisch nachgewiesen werden konnten.“

Schlecht heilende Wunden sollten daher von Anfang intensiv behandelt werden, damit sich deren Heilung nicht über Wochen und Monate hinzieht – und die Gefahr einer tödlichen Sepsis droht. „Das ist vor allem für Menschen wichtig, deren Gesundheitszustand chronische Wunden fördert, etwa Bettlägerigkeit, Adipositas oder Diabetes“, erklärt Bjarnsholt.

Der Mikrobiologe arbeitet in seinem Labor an der Universität Kopenhagen an der Entschlüsselung der Biofilm-Geheimnisse, um letztlich effektive Mittel gegen den widerstandsfähigen Bakterienverbund zu finden. „Dafür wissen wir aber noch längst nicht genug über Biofilme in chronischen Wunden“, sagt der Wissenschaftler.

Biofilm verändert sich ständig

Einiges hat die internationale Forschung bereits über Biofilme herausgefunden: Sie sind beispielsweise keineswegs nur eine Auflage, sondern dringen bis tief ins Wundbett ein. Zudem schließen sich ganz unterschiedliche Bakterien, dazu aber auch Pilze und andere Mikroorganismen zusammen. Jeder Biofilm ist daher anders – und außerdem verändert er sich ständig.

Eine weitere Besonderheit: Die Antibiotika-Resistenz der in einer schützenden Schleimmatrix eingebundenen Bakterien kann im Vergleich zum einzelnen Erreger um das bis zu 1000-fache erhöht sein. Und selbst wenn ein therapeutischer Angriff gelingt: Schon innerhalb von 24 Stunden können überlebende Mikroben den Biofilm wieder aufbauen.

© iStock | Kultur des menschlichen Erregers Staphylococcus aureus So undurchdringlich bakterieller Biofilm in Wunden auch sein mag, unter Laborbedingungen überlebt er nicht lange. Wegen der Limitierungen, die mit der Petrischale einhergehen, wurde die Bedeutung von Biofilmen auf chronischen Wunden lange unterschätzt. Heute erschwert sie den Forschern die Translation von In-vitro-Ergebnissen in die therapeutische Praxis. Thomas Bjarnsholt sagt: „Biofilme im Labor reagieren vielleicht auf Moleküle, die die Matrix angreifen. Am Patienten kann das aber ganz anders aussehen.“ Und: „Wir müssen erst einmal verstehen, welche Prozesse in chronischen Wunden ablaufen. Dann können wir neue Wirkstoffe entwickeln.“

Dem Biofilm-Forscher Bjarnsholt liegt besonders am Herzen, dass „chronische Wunden in der medizinischen Versorgung ernster genommen werden als bisher, und zwar von Anfang an.“ Hat sich eine Wunde nach drei Monaten nicht geschlossen, verschlechtern sich die Chancen für eine Heilung.

Einer der wichtigsten Ansätze in der Bekämpfung von Biofilmen ist die Zerstörung der schützenden Schicht, und der Schlüssel sind womöglich Lektine. Diese Proteine sichern den Bakterien-Zusammenhalt. „Lektine vernetzen die Bestandteile des Biofilms“, erklärt Dr. Alexander Titz vom Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung in Saarbrücken. „Sie sind sozusagen der Zement in der Mauer.“ Ohne verbindende Lektin-Funktion verliert ein Biofilm seinen Halt und fällt auseinander. Die Bakterien sind dann wieder für das Immunsystem und Antibiotika erreichbar.

Der Chemiker hat mit seiner Arbeitsgruppe nach fünfjähriger Forschung ein Lektin-blockierendes Molekül entwickelt, das die Biofilmbildung des gefährlichen Keims *Pseudomonas aeruginosa* unterdrückt. Dieses häufig Antibiotika-resistente Bakterium ist verantwortlich für lebensbedrohliche Infektionen der Atem- und Harnwege sowie offener Wunden.

Diese Bakterien kommen in Wund-Biofilmen am häufigsten vor

Untersuchungen haben gezeigt, dass sich in Biofilmen auf Wunden sowohl aerobe als auch anaerobe Bakterien finden. Das sind die häufigsten Keime, die sich in Wunden zusammenschließen:

Pseudomonas aeruginosa

Staphylococcus aureus

Staphylococcus epidermidis

Debridement gegen Biofilm in Wunden

Bis ein solcher therapeutischer Ansatz marktreif ist, wird versucht, den Biofilm in Wunden im Zug eines Debridements zu entfernen. Das Wort kommt ursprünglich aus dem Französischen, wo débridement so viel bedeutet wie „von Zügeln befreien“. Heute versteht man unter diesem Begriff die tiefgreifende Entfernung von anhaftendem, abgestorbenem oder kontaminiertem Gewebe aus einer Wunde.

Die schnellste Variante ist das „scharfe“, chirurgische Debridement, also die intensive Reinigung der Wunde mit chirurgischen Instrumenten. Hierbei besteht allerdings das Risiko, dass auch gesundes Gewebe bei der Prozedur geschädigt wird – und das kann den Heilungsprozess wiederum verzögern.

Die Wahl der Debridement-Methode ist u.a. abhängig von der individuellen Wundsituation. Nach dem Debridement wird die gereinigte Wunde lokal mit Auflagen versorgt, die ebenfalls mit antimikrobiellen Substanzen präpariert sein können – etwa mit Silber, Jod oder organischen Säuren.

Besonders effektiv sind Wundauflagen, die mit PHMB (Polyhexamethylen-Biguanid) angereichert sind. Die Substanz wirkt schnell, gegen ein breites Erregerspektrum (wie zum Beispiel MRSA und VRE) und das nicht nur im Verband sondern auch direkt in der Wunde. So zeigten Untersuchungen, dass das freigesetzte PHMB aus der Wundauflage bereits in den ersten sechs Stunden gegen 99,99 Prozent der Keime wirkt. Auch Auflagen mit Silber können helfen die Keimlast direkt im Wundbett zu reduzieren. Durch die Aufnahme überschüssigen Exsudats aus der Wunde in den Verband und dortigen Ionenaustausch, bildet sich ein Gel. Die dabei freigesetzten Silberionen können nun Bakterien abtöten. Erfolg zeigt sich erst nach mehreren Wochen Das Procedere des Debridements erfordert nicht nur Sorgfalt, sondern auch Geduld. Die antimikrobielle Therapie muss häufig wiederholt werden, da eine einzelne Wundreinigung den Biofilm nicht komplett beseitigen kann. Und sie muss das kleine Zeitfenster nutzen, bevor sich der Biofilm aus verbleibenden Fragmenten neu organisiert und wieder aufbaut. Ob ein Biofilm besiegt ist, zeigt sich theoretisch erst nach Biopsie. Bis eine Wunde einen normalen Heilungsverlauf aufweist und sich letztendlich schließt, kann es viele Wochen und Monate dauern. Um Medizinern noch bessere Waffen gegen chronische Wunden in die Hand zu geben, entschlüsseln Forscher wie Thomas Bjarnsholt die Geheimnisse des Biofilms. Der dänische Forscher sagt aber auch: „Wir dürfen bei chronischen Wunden nicht nur die Bakterienbeseitigung im Blick haben. Wir müssen auch die Grunderkrankung der Patienten konsequent behandeln, die zu solchen Wunden neigen.“ Nur durch ein therapeutisches Gesamtkonzept ließen sich chronische Wunden von vorn herein häufiger verhindern.

Weiterführende Informationen

[1] Abschlussbericht für MedInform - Informations- und Seminarservice Medizintechnologie.

http://www.info-wundversorgung.de/download/pmv-abschlussbericht-2015-12-03

[2] Understanding biofilm resistance to antibacterial agents.

https://www.nature.com/articles/nrd1008

[3] Biofilm in chronischen Wunden – eine große Herausforderung.

http://news.doccheck.com/de/blog/post/8451-biofilm-in-chronischen-wunden-eine-grosse-herausforderung/

Mehr zur Behandlung von chronischen Wunden von Experten für Experten:

www.diewundzentrale.com

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