Metalle in der Medizin

Was die antike Heilkunst in vielen Kulturen ausgiebig genutzt hat, etwa die Kraft von Kupfer als Antibiotikum, wird langsam wiederentdeckt.

Kupfer gegen Keime - Feldversuch in Klinik
Kupfer gegen Keime - Feldversuch in Klinik
Test in einer Hamburger Klinik: Auf solchen Türklinken bleiben Bakterien nicht lang am Leben. – Asklepios Klinik / dpa Picture Alliance / picturedesk.com

Wenn man einander die Tür in die Hand gibt, dann gibt man einander oft noch etwas in die Hand: Bakterien. Da hilft Putzen nicht viel, da hilft etwas anderes: Kupfer. Das wurde in der Heilkunde seit alters her eingesetzt, die ersten bekannten Rezepturen stehen im Smith-Papyrus, einem medizinischen Handbuch, das zwischen 2600 und 2200 v. Chr. verfasst wurde, es empfahl das Metall für Wunden an der Brust, auch zum Desinfizieren von Trinkwasser. In anderen Kulturen kam Kupfer ebenfalls zum Einsatz, von den Griechen – sie hatten reiche Vorkommen auf Zypern, daher der Name des Metalls –, bis zu den Azteken, therapiert wurden Brandwunden und Ohrinfektionen, und man vertrieb Würmer aus dem Gedärm damit.

Auch andere Metalle wurden von der antiken Medizin genutzt, später interessierte sich die alchimistische Medizin dafür, dann die von Hahnemann – Homöopathie –, selbst die astrologische Medizin verwendet(e) sie, ja, die gibt es auch. Und die offizielle Medizin, die der Schulen, griff ebenfalls zu: Bei einem Ausbruch der Cholera 1832 in Paris fiel auf, dass die Arbeiter der Kupferindustrie verschont blieben. Das förderte den Einsatz von Kupfer als Antibiotikum, und der blieb hoch, bis die anderen Antibiotika kamen, die, die so heißen. Kupfer geriet aus der Mode, und als man 1983 wieder etwas bemerkte – dass sich in Spitälern auf Türgriffen aus Kupfer bzw. seiner Legierung mit Zink, Messing – weniger Bakterien hielten, wurde es kaum zur Kenntnis genommen, man hatte ja Penizillin etc.

Erst als diese Waffen stumpf wurden, besann man sich wieder auf Kupfer, bestärkt vor allem durch eine Studie in Südafrika: In einem Spital lebten auf Oberflächen aus Kupfer nach 30 Minuten fast und nach fünf Stunden gar keine Bakterien mehr, während es auf Plastik, Keramik, Stahl und Aluminium nur so wimmelte. Tests in einer Hamburger Klinik bestätigten das.

Kupfer wirkt also, man weiß nur nicht recht wie, für den Mechanismus gibt es mindestens vier Kandidaten: Zunächst attackiert es die Zellwand – indem es (a) deren elektrische Ladung durcheinanderbringt und/oder (b) Löcher in sie schlägt, mit freien Radikalen –, die Wand wird rissig, der Inhalt rinnt teilweise heraus. Im Gegenzug dringt Kupfer ein und legt entweder (c) den Stoffwechsel lahm oder (d) die Replikation der DNA. Es gab auch (e) den Verdacht, dass es Mutationen in der DNA verursacht, Gregor Grass (University of Nebraska) konnte ihn ausräumen, gottlob, Kupfer würde sonst Bakterien gefährlicher machen (Applied and Environmental Microbiology 77, S. 794).


Silber-Zombies. Vermutlich spielen mehrere dieser Mechanismen zusammen, wohl auch bei einem zweiten Metall, das in den 1920er-Jahren breit gegen Bakterien eingesetzt und auch in den vergangenen Jahren wiederentdeckt wurde: Silber. Bei dem hat David Avnir (Jerusalem) noch etwas bemerkt, was die Wirksamkeit erhöht: Er hat Pseudomonas aeruginosa – ein böser Krankenhauskeim, der viele Antibiotikaresistenzen entwickelt hat – in einer Lösung aus Silbernitrat gebadet. Die Bakterien starben, Avnir trennte sie sorgsam von der Lösung und brachte die toten Bakterien in Kontakt mit lebenden. Nun starben diese auch: Die toten hatten sich mit Silbernitrat erst vollgesogen wie Schwämme, dann gaben sie es langsam wieder ab und erzielten damit, was Avnir „Zombie-Effekt“ nennt (Scientific Reports 5:9555).

Avnir hatte gezielt gesucht, anderes kam auf gewundenen Wegen, etwa das Metall, das als „Penizillin der Krebstherapie“ gilt und dessen Fund noch abenteuerlicher war als der des Penizillins selbst, Platin: 1965 erkundete der Biophysiker Barnett Rosenberg (Michigan State University), wie sich elektrische Felder auf das Wachstum von Kolibakterien auswirken. Die Bakterien wuchsen noch etwas, aber sie stellten das Vermehren ein, teilten sich nicht länger (Nature 205, S. 698). Das lag jedoch nicht am elektrischen Feld, sondern an den verwendeten Elektroden, sie waren aus Platin, Rosenberg hatte es verwendet, weil es als inert galt, zu träge, etwas abzugeben. Aber die Elektroden gaben Platin ab, und das ist ein Zellgift nicht nur für Bakterien, sondern auch für Tumore, für viele, vor allem die der Hoden. Bei deren Krebs waren die Überlebenschancen gleich null, Platin hob sie auf 90 Prozent. So wurde es zum wichtigsten Medikament aus der Gruppe der Metalle.

Aber bei denen geht es, zurück zu Bakterien, nicht immer um direkte Attacken, sondern oft auch um Konkurrenz. Das ist etwa bei dem Metall so, das welthistorisch am meisten mit Leben und Tod zu tun hat, es nährt als Pflug, es tötet als Schwert – zur Strafe müsse es selbst sterben, durch Rost, meinte Plinius d. Ä. –, und im Körper richtet es Schäden an, wenn entweder zu viel oder zu wenig da ist. Zu wenig ist bei verschiedensten Blutkrankheiten da, zu viel steht etwa im Verdacht, bei Morbus Parkinson mitzutun.

Was ist das rechte Maß? Im gesunden Körper sind 4,8 Gramm Eisen, in über 500 Proteine eingebaut. Aber andere sind auch hungrig, verschiedenste Bakterien, sie brauchen Eisen zum Wachsen. Und sie holen es sich, wo sie können, etwa von einem Transportprotein, Transferrin, das kapern sie. Die Mannschaft weiß sich zu wehren, sie macht sich unangreifbar, mit Mutationen an den Stellen, an denen die Bakterien andocken. Die antworten mit eigenen Mutationen, ein endloser Rüstungswettlauf kommt in Gang, Nels Elde (Utah) hat ihn bei den Primaten rekonstruiert, sie haben ihr Transferrin umgebaut, wieder und wieder (Science 346, S. 1362). Unmittelbar hat dieser Fund keine Auswirkung auf die Medizin, aber er weist einen Weg, wie Bakterienattacken auch abgewehrt werden können, nicht direkt, sondern durch Aushungern: Nutritional immunity.

Auf diesem Feld könnte man auch attackieren, etwa Leishmania, üble Parasiten: Die gelangen, übertragen von Sandmücken, in einem harmlosen Entwicklungsstadium in den Körper, erst dort wandeln sie sich, werden aggressiv. Dazu brauchen sie Eisen, in den Mitochondrien, den Zellkraftwerken. Die holen es durch die Membran herein, Norma Andrews (University of Maryland) hat gerade den Weg aufgedeckt (PLoS Pathogens, 7. 1.). Ihn könnte man vielleicht blockieren.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 21.02.2016)

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