Zu viel Calcium verhindert körpereigene Bekämpfung einer gefährlichen Krankenhausinfektion

Clostridium difficile ist ein Bakterium, das Diarrhö und Darminfektionen verursacht. Eine Infektion kann sogar lebensbedrohlich werden. Eine neue amerikanische Studie, die in der Fachzeitschrift PLOS Pathogens veröffentlicht wurde, zeigt, dass dieses Bakterium nur bei einer Calciumüberladung im Darm gedeihen kann. Ein solcher Überschuss an Calcium kann durch die übermäßige Aufnahme von Calcium, einen Vitamin D-Mangel und die regelmäßige Einnahme von Antacida verursacht werden.

Clostridium difficile ist ein sporenbildendes Bakterium, das typischerweise ältere Menschen und chronisch kranke Personen betrifft, die Antibiotika nehmen. Es ist in der Natur stark vertreten und ein besonders großes Problem in Krankenhäusern und Pflegeheimen. Millionen Menschen leiden an dieser hartnäckigen Darminfektion. Allein in den USA bedingt das Bakterium jährlich etwa 30.000 Todesfälle. Die neue Studie zeigt, dass Clostridium difficile im Darm nicht ohne Calcium gedeihen kann, weshalb die Wissenschaftler annehmen, dass diese Erkenntnis zukünftig den Weg für eine bessere Prävention und Behandlung ebnen kann, insbesondere für die meist gefährdeten Patienten.

Zu viel Calcium ist der Schlüssel zur Lösung des Geheimnisses

Clostridium difficile erhält Zugang zum Körper, wenn seine Sporen in die Mundhöhle eintreten. Die meisten Menschen sind den Sporen ausgesetzt, ohne je von ihnen zu erfahren, da sich unser Immunsystem und die Darmflora dem Problem annehmen. Bisher konnte nicht herausgefunden werden, was die hartnäckigen Sporen veranlasst, sich in der sauerstoffarmen Umgebung des Darms zu Bakterien zu entwickeln.
Anhand von Studien mit Mäusen fanden Wissenschaftler der University of Michigan und der FDA (Food and Drug Administration) heraus, warum sich die Clostridium-difficile-Sporen bei einigen Patienten eher als bei anderen zu Bakterien weiterentwickeln, die die eigentliche Darminfektion verursachen. Scheinbar entsteht eine Infektion, wenn sich zu viel Calcium im Darm befindet.
Unter normalen Umständen wird Calcium mithilfe von Vitamin D vom Dünndarm in den Blutkreislauf transportiert. Bei einem Mangel an Vitamin D verbleibt das Calcium jedoch im Darm. Ein Mangel an Magensaft, die Einnahme von Antacida und Kortikosteroiden, und Erkrankungen des Darms wie Morbus Crohn können die Aufnahme von Calcium hemmen. Zudem kann die übermäßige Aufnahme von Calcium für überschüssiges Calcium im Darm sorgen. Das Problem scheint insbesondere ältere Menschen zu betreffen, die viel Calcium aus Milchprodukten und Nahrungsergänzungsmitteln zuführen, die jedoch einen Vitamin D-Mangel haben, Antacida einnehmen und zu wenig Magensaft produzieren. Die Kombination dieser Faktoren erhöht das Risiko dafür, dass sich Clostridium difficile zu einer hartnäckigen bakteriellen Infektion im Darm entwickelt.

Clostridium-Sporen verbrauchen am meisten Calcium

Einer neuen Studie zufolge ist das Vorhandensein übermäßigen Calciums im Darm ein Auslöser für die Sporen, der sie dazu veranlasst, ihren Ruhezustand zu beenden und aus ihrer Schale herauszubrechen. Frühere Studien haben gezeigt, dass Clostridium-difficile-Sporen die Aminosäure Glycin benötigen, um sich zu Bakterien zu entwickeln. Laut der aktuellen Studie ist jedoch bereits Calcium allein ausreichend. Sie belegt, dass Mäuse, bei denen der Darm von Calcium gereinigt wurde, ein um 90 % geringeres Risiko dafür hatten, dass sich aus den Sporen Bakterien entwickeln.
Professor Philip Hanna vergleicht die Sporen mit „bewaffneten Samen“, die durch die Magensäure gelangen können, ohne Schaden zu nehmen. Einige dieser Sporen bestehen aus Calcium, und den Wissenschaftlern ist es gelungen, zu zeigen, dass zusätzliches Calcium im Darm die Sporen aktivieren kann und sie dazu veranlasst, sich in Bakterien weiterzuentwickeln.
Tatsächlich gelang einem früheren Studenten Hannas, Travis Kochan, die bahnbrechende Entdeckung. Er stellte fest, dass Forscher zur In-vitro-Kultivierung von Clostridium difficile typischerweise calciumreiche Nährböden verwendeten. Auf diese Weise konnten sie die Sporen schneller künstlich entwickeln. Unter der Verwendung eines chemischen Wirkstoffs gelang es Kochan, Calcium aus dem ursprünglichen Nährboden zu entfernen. Dadurch entwickelte sich keine der Sporen in ein Bakterium. Das bakterielle Wachstum war vollständig zum Stillstand gekommen.
Kochan ist der Ansicht, dass Clostridium-difficile-Sporen sich so spezialisiert haben, dass sie sich nur unter den richtigen Voraussetzungen entwickeln können. Außerdem scheint er die Erklärung dafür gefunden zu haben, warum sein eigener Großvater an der schwerwiegenden Darminfektion litt, die ihn letztendlich das Leben kostete. Professor Philip Hanna ist nicht der Meinung, dass diese neue Entdeckung Patienten entmutigen sollte, weiterhin die verschriebenen Medikamente und Nahrungsergänzungsmittel einzunehmen. Er hofft jedoch, dass die neue Erkenntnis zukünftig zu besseren Behandlungsmöglichkeiten dieser hartnäckigen Infektion führt.

Erhöhter Calciumwert macht Bakterium empfindlicher gegenüber Antibiotika

Wissenschaftlern zufolge ist es ein Paradox, dass wir Patienten heute helfen können, indem wir dem Darm mehr Calcium zuführen. Auf diese Weise ist es möglich, den schlafenden Clostridium-difficile-Sporen dabei zu helfen, ihren Ruhezustand zu beenden und sich zu Bakterien zu entwickeln, wodurch sie zunehmend empfindlicher gegenüber Antibiotika werden. Dies kann auch dazu beitragen, die Ausbreitung der Sporen aus der Diarrhö des Patienten in die Umgebung zu verhindern. Die Wissenschaftler hoffen, dass diese neue Behandlungsmethode den gefährlichen Kreislauf und die Verbreitung der Sporen in Krankenhäusern und Pflegeheimen aufhalten kann, wo zusätzliche Hygiene und Antibiotika allein nicht ausreichen. Es ist wichtig, sein Augenmerk auf eine optimale Calciumaufnahme zu lenken, um ideale Wachstumsbedingungen für Clostridium-difficile-Sporen zu vermeiden. Schließlich wird Calcium in Kombination mit Vitamin D, Magnesium und Vitamin K2 zur Erhaltung starker Knochen benötigt.

Quellen:

Travis J Kochan et al. Intestinal calcium and bile salt facilitate germination of Clostridium difficile spores. PLOS Pathogens 2017 http://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1006443

Michigan Medicine - University of Michigan. Could calcium hold the key to fighting a dangerous hospital infection? Science Daily 2017

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/07/170713155005.ht

https://www.ssi.dk/Service/Sygdomsleksikon/C/Clostridium%20difficile%20infektion.aspx

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2805518/