Die Resistenz von kommensalen Bakterien gegenüber Standard- und Reserveantibiotika hat in vielen Teilen der Welt ein beängstigendes Ausmaß erreicht und stellt zunehmend eine Gefahr für den Erfolg antibiotischer Behandlungen dar. Insbesondere Infektionen mit den Bakterienarten Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Enterococcus faecium (VRE) und Staphylococcus aureus (MRSA), welche zu den Erregern von Wundinfektionen zählen und eine Vielzahl von Antibiotikaresistenzen aufweisen können, führen im klinischen Umfeld zunehmend zu Problemen. In Anbetracht des Mangels an verfügbaren neuen Antibiotika, eröffnet die Entwicklung von Resistenz modifizierenden Substanzen eine Perspektive um die Verbreitung von Antibiotikaresistenzen einzudämmen und die Verwendung zugelassener Antibiotika, gegen die Resistenzen auftreten, weiterhin zu ermöglichen. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von pflanzlichen Extrakten und Einzelsubstanzen auf die Resistenz von klinischen Isolaten der oben erwähnten Bakterienarten gegenüber den Antibiotika Ampicillin, Piperacillin, Imipenem, Gentamicin, Vancomycin und Aztreonam untersucht. Die methanolischen und wässrigen Extrakte sowie die Einzelsubstanzen stammen unter anderem von Achillea millefolium, Arctostaphylos uva-ursi, Cetraria islandica, Glycyrrhiza glabra, Lythrum salicaria, Plantago lanceolata, Salvia officinalis, Solidago virgaurea und Thymus vulgaris. Für alle diese Pflanzen ist eine historische Verwendung zur Wundbehandlung belegt. Um mögliche synergistische Wechselwirkungen zwischen den Antibiotika und den Naturstoffen zu identifizieren wurden die Kombinationen mit der checkerboard-Methode analysiert. Von den 160 Kombinationen von Antibiotika und Extrakten aus acht verschiedenen Pflanzen, zeigten 30 Kombinationen Werte für den fraktionierten inhibitorischen Konzentrationsindex (FICI) von ≤0,5, was ein Nachweis für eine synergistische Wechselwirkung ist. Die meisten Synergien traten bei den gram positiven Erregern VRE und MRSA auf, hauptsächlich in Kombination mit Ampicillin und Gentamicin. Bei Klebsiella pneumoniae erwies sich keine Kombination als synergistisch und bei Pseudomonas aeruginosa traten Synergien nur mit Ampicillin, Piperacillin und Vancomycin auf. Die stärksten synergistischen Wechselwirkungen zeigten sich an den Enterokokken mit den Kombinationen von Urolithin A mit Ampicillin (FICI: ≤0,0002), Glycyrrhizinsäure mit Gentamicin (FICI: 0,018) sowie dem methanolischen Extrakt von Cetraria islandica mit Gentamicin (FICI: 0,05). Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten auf ein therapeutisches Potential von Naturstoffen als Kombinationspartner von Antibiotika bei der Behandlung von Wundinfektionen mit multiresistenten Bakterien hin.
The resistance of commensal bacteria to first- and second-line antibiotics has reached an alarming level in many parts of the world and endangers the effective treatment of infectious diseases. Particularly Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Enterococcus faecium (VRE) and Staphylococcus aureus (MRSA), which may exhibit a broad resistance to various antibiotics and be involved in wound infections, represent an increasing clinical problem in the treatment of infectious diseases and hinder adequate antibiotic stewardship. Considering the lack of novel antibiotic compounds, the development of resistance-modifying agents, however, can mitigate the spread of bacterial drug resistance and might possibly extend the useful application indices of an existing licensed antibiotic. In this thesis, the influence of herbal extracts and pure substances on the susceptibility of clinical isolates of the bacteria mentioned above against the antibiotics ampicillin, piperacillin, imipenem, gentamicin, vancomycin and aztreonam was investigated. Furthermore, the antibacterial properties of the natural substances under study were determined in vitro. The plants from which the methanolic and aqueous extracts and pure substances originated were among others Achillea millefolium, Arctostaphylos uva-ursi, Cetraria islandica, Glycyrrhiza glabra, Lythrum salicaria, Plantago lanceolata, Salvia officinalis, Solidago virgaurea and Thymus vulgaris. For all these plants the historical use in wound infections has been proven. The combined effects of antibiotics and natural substances were determined with the checkerboard method to estimate a possible synergy. Out of 160 investigated combinations with eight plant extracts, 30 showed a synergistic interaction, with FICI values of ≤0. 5, which indicates synergy. Most synergistic interactions occurred with the gram-positive pathogens VRE and MRSA, mostly with ampicillin and gentamicin. Klebsiella pneumoniae showed no synergy with any combination and Pseudomonas aeruginosa only with ampicillin, piperacillin and vancomycin. The strongest synergistic interactions were observed in enterococci with the combination of urolithin A with ampicillin (FICI: ≤0.0002), of glycyrrhizic acid with gentamicin (FICI: 0.018) and of the methanolic extract of Cetraria islandica with gentamicin (FICI: 0.05). In conclusion, this thesis points towards a therapeutic potential of natural substances in co-application with antibiotics for defined local bacterial infections caused by antibiotic resistant bacteria.
