26. August 2025, 13:02 Uhr | Lesezeit: 5 Minuten

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Wie Bakterien selbst entscheiden, ob Antibiotika wirkt

Damit ein Antibiotikum krankmachende Bakterien abtötet und ihr Wachstum hemmt, ist es notwendig, dass es den Körper in ausreichend hoher Konzentration erreicht und von den Bakterien durch die „Tür“ gelassen wird. Bakterienzellen haben dafür eine Art Hausmeister – er regelt den Einlass verschiedener Substanzen. Forscher u. a. der Uni Tübingen, der LMU München sowie der Uni Heidelberg wollten wissen, wie diese „Bakterien-Hausmeister“ reagieren, wenn sie verschiedenen Substanzen ausgesetzt werden. Darunter befanden sich Stoffe, die in vielen Lebensmitteln enthalten sind: Koffein (in Kaffee, Tee, Energydrinks und Cola) oder Vanillin (häufig in Süßspeisen und Gebäck enthalten). Neben Lebensmittelsubstanzen wurden auch Antibiotika und Wirkstoffe in Schmerzmitteln geprüft, etwa in Aspirin. Insgesamt waren es 94 Stoffe, wir fokussieren uns aber auf die für unseren Alltag relevantesten.

Bakterien zeigen mit Licht, wie sie auf Kaffee und Co. reagieren

Dann haben die Forscher diese Substanzen auf unterschiedliche Bakterien gegeben, darunter krankmachende und nicht krankmachende Escherichia coli (E. coli), und gemessen, wie stark es auf Koffein, Vanillin, Antibiotika und Co. reagiert. E. coli ist für die Forschung besonders gut geeignet, weil es leicht zu kultivieren und eines der am besten untersuchten Organismen der Molekularbiologie ist. Es lässt sich besonders gut untersuchen. Die Forscher beobachteten nun sieben wichtige Gene von E. coli, die am Ein- und Auslass von Stoffen beteiligt sind. Jedes dieser Gene wurde mit einer Art Leuchtmelder versehen. Solche leuchtenden Enzyme werden von dem Gen produziert, wenn der genetische „Einschaltknopf“ gedrückt wird – je heller, desto stärker aktiv ist das Gen. Die Lichtproduktion hört auf, wenn z. B. die Substanz abgebaut wurde.

Bakterien reagieren sensibel auf Umweltstoffe

Bakterien reagieren offenbar sehr sensibel auf Umweltstoffe: Beim Koffein haben die Gene geleuchtet. Die Forscher fanden heraus, dass manche dieser Alltagssubstanzen tatsächlich beeinflussen, wie Bakterien ihre „Türen“ regulieren. Die Studienergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „PLOS Biology“ veröffentlicht – hier die wichtigsten Ergebnisse im Überblick.¹

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Kaffee verschlechtert Wirkung von Antibiotika

Koffein kann in E. coli die Aufnahme von Antibiotika wie Ciprofloxacin oder Amoxicillin verringern. Was passiert? Durch das Koffein lässt ein wichtiger „Hausmeister“ des Bakteriums, ein Protein namens OmpF porin, weniger Wirkstoff in die Zelle. Die Folge ist eine abgeschwächte Antibiotikawirkung, weil der Wirkspiegel im Blut nicht hoch genug ist.

Der stärkste Effekt wurde bei einem Koffeingehalt von 194 Milligramm Koffein pro Liter gemessen. So viel Koffein nimmt man theoretisch zu sich, wenn man zwei 200-Milliliter-Tassen Kaffee trinkt oder etwa zwei Dosen Energydrink. Diese Rechnung geht jedoch nicht ganz auf, weil die Studie nicht am Menschen, sondern im Reagenzglas durchgeführt wurde. Ob vergleichbare Konzentrationen im menschlichen Darm erreicht würden und klinisch relevante Auswirkungen hätten, ist also nicht untersucht.

Weitere Erkenntnisse

• Vanillin, der Aromastoff aus Vanille, wurde indes nicht als Substanz identifiziert, die die Wirksamkeit von Antibiotika verändert
• Gängige Schmerzmittel wie Aspirin könnten theoretisch die Wirksamkeit von Antibiotika beeinflussen. Die Forscher betonen jedoch, dass sie diesen möglichen Zusammenhang weiter untersuchen müssen

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Einschränkung, Bedeutung der Studie und Fazit

Die Studie untersuchte keine echte Medikamentensituation beim Menschen, sie war ein in-vitro-Modell. Dennoch beantwortet sie die Frage, ob Koffein die Transportmechanismen von Bakterien beeinflusst, eindeutig mit „Ja“: Koffein hemmt die Antibiotikaaufnahme – mit möglichen Auswirkungen auf die Wirksamkeit des Medikaments. Der gleichzeitige Konsum von Kaffee oder Energydrinks während einer Antibiotikatherapie könnte die Aufnahme von Antibiotika um etwa 40 Prozent mindern – das wird von den Forschern zwar als moderate Abschwächung beschrieben, die jedoch unter Umständen klinisch relevant sein kann.

Das passiert bei zu niedrigem Antibiotikaspiegel im Körper

Ist die Antibiotikakonzentration im Körper nicht hoch genug, hat das unter Umständen ernste Konsequenzen – sowohl für den Behandlungserfolg im Einzelfall als auch langfristig im Hinblick auf die Entwicklung von Resistenzen. Ein zu niedriger Spiegel bedeutet, dass nicht alle Bakterien abgetötet werden. Und das ist bekanntlich der entscheidende Punkt bei Antibiotika und der Grund dafür, dass man ein Antibiotikum immer genau nach Vorschrift und über die volle Dauer einnehmen soll. Ein zu niedriger Antibiotikaspiegel kann bewirken, dass die Infektion nicht vollständig ausheilt oder sich sogar verschlimmert. Zudem verlängert sich der Heilungsprozess, und das Risiko für Komplikationen wie die Ausbreitung der Infektion auf andere Organe steigt.

Koffein aktiviert in E. coli bislang unterschätztes Protein

Die Studie zeigt überdies, dass im Zentrum dieser „Hausmeistertätigkeiten“ von E. coli ein Protein steht, das Gene reguliert und bislang, so steht es in der Studie, als unterschätzt galt. Dieses Protein namens Rob (Abkürzung für „right origin binding protein“) steuert massiv die Reaktion des Bakteriums auf Koffein – und damit die Wirksamkeit von Antibiotika. Wie genau das funktioniert, haben die Forscher bisher nicht vollständig verstanden. Die Frage, ob man Rob gezielt hemmen oder modulieren kann, oder ob es etwa Antibiotikaresistenzen beeinflussen kann, ist sicherlich Gegenstand weiterer Forschungen.