Kupfer-Klinkenprojekt

 


Bild wegen Auslaufen ¤137k Urheberschutzgesetz gelšscht

Rationale:

 

Antibiotika erlauben uns, schnell und effektiv bakterielle Krankheitserreger zu bekŠmpfen. Dieses Heil hat jeder schon einmal erlebt, der eine Angina hatte, und fŸr den jeder Schluck Wasser eine Mutprobe war. Ein Tag Penicillin und alles war wieder gut. Wir verdanken Antibiotika (neben Impfungen und allgemeiner Hygiene) unsere stŠndig steigende Lebenserwartung und die Tatsache, dass unsere Kinder heute eine reelle Chance haben, das fŸnfte Lebensjahr zu erreichen und zu Ÿberschreiten. Das war Ÿber Jahrhunderte keine SelbstverstŠndlichkeit!
 
Der Einsatz von Antibiotika (und Impfungen) ist zudem wichtig, um nachtrŠgliche SchŠden bakterieller Infektionen zu vermeiden. Es mag wiederum die Angina (oder schlimmer: Scharlach) als Beispiel dienen. Die Erreger, meist StŠmme von Streptococcus pyogenes, scheiden einen bunten Blumenstrauss von Toxinen aus, die unter anderem den Herzmuskel schŠdigen kšnnen Ð ein Leben lang! Jede Mutter und jeder Vater, der Angina oder Scharlach als ãKinderkrankheitÒ abtut, und lieber ãalternativÒ behandelt, handelt unverantwortlich!

 
Andererseits: Schon wenige Jahre nach Einsatz der ersten Antibiotika waren die ersten Bakterien-StŠmme da, die gegen diese Antibiotika resistent waren. Das ist auch kein Wunder, da viele Antibiotika von anderen Bakterien gebildet werden und diese natŸrlich gegen ihre eigenen Antibiotika resistent sind. Die Resistenzgene sind zahlreich in allen …kosystemen vorhanden, genau wie die molekularen Werkzeuge, um sie zwischen Bakterien zu Ÿbertragen. Au§erdem haben Bakterien generelle Resistenzmechanismen, um ãFremdstoffenÒ zu widerstehen. Kurzum: Wir mŸssen nur auf Antibiotika-resistente Bakterien selektieren und schon sind sie da, dauert keine 10 Jahre.
 
Das Problem der Antibiotikaresistenzen ist inzwischen bedrohlich geworden. Es gibt BakterienstŠmme, die gegen alle vorhandenen Antibiotika resistent sind. Beispiel ist MRSA, Methicillin-resistente Staphylococcus aureus. Diese Bakterien, die ãtraubenfšrmig wachsenden Kugeln mit goldener FarbeÒ, sind bei einem erheblichen Prozentsatz der Bevšlkerung auf der Haut vorhanden und kšnnen zahlreiche Krankheiten auslšsen, was unter anderem zur Eiterbildung fŸhrt (daher ãgoldenÒ). KrankenhŠuser mit ihrer hohen Zahl geschwŠchter Patienten und umfangreicher Anwendung von Antibiotika sind eine škologische Nische, in der es schnell zur Evolution antibiotikaresistenter Bakterien kommt. Inzwischen ist die Gefahr auch prŠsent, sich mit MRSA auch au§erhalb von KrankenhŠusern zu infizieren.

 

Lšsungen:


1. Forschung:  Suche nach neuen Antibiotika.
2. Forschung: Besseres VerstŠndnis der molekularen VorgŠnge in der Bakterienzelle, um neue Targets zu identifizieren.
3. Forschung: Hemmung der Resistenzen, z. B. der Antibiotika-Effluxsysteme
.
4. Optimierung der Hygiene-Vorschriften in šffentlichen Bereichen.
5. Genau kontrollierter Einsatz von Antibiotika in der Tierzucht.
6. AufklŠrung der Patienten, die Antibiotika ausreichend lange einnehmen mŸssen.

und

7. Verengung der †bertragungs-Korridore von Bakterien im šffentlichen Bereich -> Kupferklinken-Projekt!

Kupfer:

Kupfer-Ionen sind essentielle Spurenelemente fŸr Bakterien, Pflanzen, Tieren und Menschen. Sie werden zum Beispiel fŸr viele Enzyme benštigt, die mit molekularem Sauerstoff umgehen. Im letzten Schritt der "Zellatmung" (lokalisiert in der bakteriellen Zytoplasma-Membran oder den Mitochondrien "hšherer" Zellen) werden Elektronen, die beim Abbau organischer Materie (z. B. Traubenzucker=Glukose aus der Nahrung) freigesetzt worden sind, unter Energie-Konservierung auf molekularen Sauerstoff Ÿbertragen. Kupfer-Ionen sind fŸr genau diesen allerletzten Schritt essentiell. Ohne Kupfer keine effektive Zellatmung!

Auf der anderen Seite sind Kupfer-Ionen (wie alle Kationen von †bergangsmetallen) auch giftig bei hšheren Konzentrationen. "Hšher" bedeutet hier micro- bis millimolare Konzentration, wŠhrend nanomolare Konzentrationen fŸr die Spurenelement-Versorgung ausreichen. Kupfer-Ionen machen in hšheren Konzentration genau das, was sie auch bei niedrigen Konzentrationen machen: Sie binden an Thiol-Gruppen von Proteinen und reagieren mit molekularem Sauerstoff und seinen Derivaten; nur jetzt an den "falschen" Orten! Wichtigkeit und Giftigkeit von Kupfer beruhen also auf den selben chemischen Eigenschaften dieses Elements.

Alle Lebewesen (vielleicht mit Ausnahme von einigen intrazellulŠren Symbionten oder Parasiten) kšnnen mit dieser Zweischneidigkeit von Kupfer umgehen, indem sie nur geringe Mengen von Kupfer-Ionen in der Zelle dulden und selbst diese durch Bindung neutralisieren. †berschŸssiges Kupfer wird sofort exportiert. Bei uns verhindert zudem unsere Haut, die au§en aus totem Material besteht, die ŸbermŠ§ige Aufnahme von Kupfer. Kupfer-Allergien sind zudem extrem selten, noch viel seltener als Nickel-Allergien. Lebewesen kšnnen also sehr gut mit Kupfer und seinen Ionen umgehen.

Trotzdem kann metallisches Kupfer eingesetzt werden, um Bakterien abzutšten. Wir haben in einer publizierten Arbeit gezeigt, dass diese Abtštung auf Kupfer-Ionen beruht, die aus dem metallischen Kupfer freigesetzt werden. Werden Bakterien auf eine solche Kupfer-OberflŠche gebracht, dann ist der FlŸssigkeitsvolumen, in dem sie sich befinden, extrem klein, und damit auch bei wenigen Ionen, die aus dem Kupfer gelšst werden, die Konzentration extrem hoch. Diese hohe Konzentration ŸberwŠltigt die Kupfer-Export- und -Entgiftungssysteme der Bakterien, die innerhalb von Minuten absterben.

Referenz:  Santo, C. E., N. Taudte, D. H. Nies and G. Grass (2008). "Contribution of copper ion resistance to survival of Escherichia coli on metallic copper surfaces." Appl Environ Microbiol 74: 977-986.


Ein mikroskopisches Bild von Bakterien, die Edelstahl besiedelt haben:



Ein mikroskopisches Bild von KupferoberflŠchen unter den gleichen Bedingungen:




Kupferklinken-Projekt:

In Zusammenarbeit mit dem Deutschen Kupferinstitut und Asklepios wurde in einem Krankenhaus in Hamburg die HŠlfte aller TŸrklinken, Lichtschalter und TŸrdrŸcker, die aus Plastik oder anderen Materialien bestanden, gegen solche aus Kupferlegierungen ausgetauscht. Wir konnte bei den TŸrklinken nachweisen, dass sich etwa 1/3 weniger Bakterien auf den Kupfer-OberflŠchen ansiedelten als auch den Kontroll-Materialien. In einem Krankenhaus-Versuch in England wurden noch hšhere Abtštungsfrequenzen erzielt. Durch Benutzung von Kupfer-Klinken (und Toilettensitzen, Kugelschreibern, Computer-Tastaturen; alles, was berŸhrt wird) kann also die †bertragung antibiotikaresistenter Bakterien im šffentlichen Bereich vermindert werden!

-> Ein NDR-Beitrag zu diesem Thema