Folsäure im Bakterienstoffwechsel: Warum Mikroben sie selbst herstellen müssen

Folsäure: Ein essenzieller Nährstoff für Menschen und Bakterien

Menschen benötigen Folsäure, um DNA und normale rote Blutkörperchen zu bilden. Der wachsende Fötus benötigt sie für die ordnungsgemäße Entwicklung des Nervensystems. Auch Bakterien müssen Folsäure enthalten, um wichtige Zellfunktionen auszuüben. Es gibt jedoch einen entscheidenden Unterschied: Bakterien können Folsäure selbst produzieren, Menschen nicht.

Warum Bakterien eigene Folsäure herstellen

Sowohl Menschen als auch Bakterien benötigen Folsäure zum Wachstum. Während Folsäure die Membran einer menschlichen Zelle durchdringen und in die Zelle gelangen kann, kann sie die Zellwand von Bakterien nicht durchdringen, so Charles Ophardt Ph.D., emeritierter Professor der Abteilung für Chemie am Elmhurst College im „Virtual Chembook“. Deshalb müssen Bakterien ihre eigene Folsäure herstellen. Sie verwenden sie dann, um DNA, RNA und Methionin zu produzieren. Methionin ist eine Aminosäure, die zur Herstellung verschiedener Substanzen dient, darunter Cystein (eine weitere Aminosäure) und S-Adenosylmethionin, eine Substanz, die in vielen biochemischen Reaktionen verwendet wird.

Der biosynthetische Weg bei Bakterien

Bakterien stellen ihre eigene Folsäure her, indem sie PABA (kurz für p-Aminobenzoesäure) aufnehmen und einer Substanz namens Pteridin hinzufügen, um Dihydropteronsäure zu bilden. Dann fügen sie Glutaminsäure hinzu, um Dihydrofolsäure herzustellen, und verwenden ein Enzym namens Dihydrofolatreduktase, um Tetrahydrofolsäure zu produzieren, wie von B. E. Nardell Ph.D. von der Abteilung für Pharmakologie der Medizinischen Fakultät der Ross-Universität für „Antimikrobielle Chemotherapie“ beschrieben. Enzyme sind eine Art von Protein, das die Zellen benötigen, damit eine Reaktion schnell genug abläuft. Tetrahydrofolsäure ist die Form von Folsäure, die die Bakterienzellen benötigen.

Antibakterielle Medikamente und die Störung der Folsäurebildung

Menschen können Folsäure nicht selbst herstellen, weil wir nicht über die für die Herstellung erforderlichen Enzyme verfügen. Wir müssen es über die Ernährung oder Nahrungsergänzungsmittel beziehen. Dies bedeutet jedoch auch, dass es eine Art von Medikamenten zur Bekämpfung von Bakterien gibt – nämlich Medikamente, die die Bildung von Folsäure stören. Zu dieser Art von Medikamenten gehören die Sulfonamide und Trimethoprim, erklärt Dr. Matthew Levison, Professor für öffentliche Gesundheit an der Drexel-Universität im „Merck-Handbuch für Angehörige der Gesundheitsberufe“. Trimethoprim interferiert mit der Dihydrofolatreduktase.

Bakteriostatisch und bakterizid

Die Sulfonamide sind bakteriostatisch, das heißt sie stören das Wachstum von Bakterien, töten sie jedoch nicht, schreibt Dr. Warren Levinson, Professor für Mikrobiologie an der Universität von Kalifornien in „Review of Medical Microbiology and Immunology“. Bakterien können wieder wachsen, wenn die Person mit der bakteriellen Infektion die Einnahme des Sulfonamid-Medikaments beendet, es sei denn, ihre weißen Blutkörperchen können sie töten. Die Einnahme eines Sulfonamids zusammen mit Trimethoprim tötet Bakterien ab; diese Kombination wird als bakterizid bezeichnet. Die beiden Medikamente töten, weil sie an zwei verschiedenen Stellen im chemischen Pfad wirken, der Folsäure erzeugt.