Stickstoffmonoxid (NO)

Ein klares "NO" zum Biofilm

Die Behandlung von Biofilm erfordert innovative Ansätze und neue Lösungen.

Trotz Fortschritten in der Verbandstechnologie und bewährter Verfahren befindet sich die Wundversorgung in einer Krise: Die Zahl der schwer heilenden Wunden nimmt zu, und die Folgen für das Gesundheitssystem, einschließlich eines höheren Antibiotikaverbrauchs, sind eine Herausforderung.

Um die Behandlung von schwer heilenden Wunden zu verbessern, muss der hartnäckige Biofilm, der in den meisten dieser Wunden vorhanden ist, beseitigt werden.¹ Eine Reihe von Wundauflagen zeigt antimikrobielle Wirksamkeit. Die Mikroumgebung der Wunde ist jedoch komplex und wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst.

Bestimmte topische Wirkstoffe scheinen die Struktur von Biofilmen in unterschiedlichem Maße zu beeinflussen. Dennoch bleibt der Bedarf an Behandlungsoptionen, die Biofilm beseitigen und die Neubildung verhindern können, während gleichzeitig gesundes Gewebe erhalten und ein der Heilung förderliches Umfeld geschaffen wird.^2,3

Stickstoffmonoxid, ein körpereigener antimikrobieller Wirkstoff, hat sich zu einem attraktiven Kandidaten für Wundtherapieprotokolle entwickelt.⁴

Stickstoffmonoxid (NO) in der Wundheilung

Stickstoffmonoxid (NO) stellt aufgrund seiner Fähigkeit, bakterielle Infektionen zu beseitigen, ein potenzielles antimikrobielles Mittel dar.⁴

NO ist ein natürlicher Wirkstoff mit breiter antimikrobieller Wirkung, der bei der Entzündungsreaktion als Antwort auf eine Infektion gebildet wird.^5,6 Schlecht eingestellte Diabetiker weisen eine verminderte NO-Produktion auf, was mit einer gestörten Wundheilung und der Entwicklung chronischer Wunden in Verbindung gebracht wird.^4,7

DDie einzigartigen Eigenschaften von NO als topischer antimikrobieller Wirkstoff ohne nachgewiesene Resistenz und mit kombinierter Aktivität gegen Biofilm haben dazu geführt, dass es in innovativen medizinischen Anwendungen für die Wundheilung eingesetzt wird. Es soll zur Verbesserung der Wundversorgung und der Behandlungsergebnisse führenn.^4,8

Die antimikrobielle Wirkung

Stickstoffmonoxid ist ein starker antimikrobieller Wirkstoff mit kombinierten Wirkmechanismen zur Zerstörung von Bakterien.^4,9

NO ist ein antimikrobielles Breitbandmittel mit mehreren Wirkmechanismen, die gegen mikrobielle Protein-, Lipid- und Nukleinsäurekomponenten gerichtet sind. Aufgrund seiner hohen Fähigkeit, die mikrobielle Zellwand zu durchdringen, die mikrobielle Zellreplikation zu hemmen und lebenswichtige mikrobielle Prozesse zu stören, entfaltet es eine kombinierte Wirkung zur Abtötung von Bakterien.^9-12

NO erhöht die Permeabilität mikrobieller Zellen
Als kleines, lipophiles Molekül dringt NO ungehindert in das Innere von Bakterien ein und inaktiviert sowohl extrazelluläre Proteine als auch innere Zellwandproteine. Dies führt zu einem konzentrationsabhängigen Abbau der bakteriellen Zellwand und folglich zu einer erhöhten Permeabilität der mikrobiellen Zellen. ^6,13-16
NO hemmt die Replikation 
Wenn NO in die mikrobielle Zelle eindringt, kann es auch die mikrobielle DNA schädigen oder zerstören und damit ihre Replikation hemmen. Dies führt zu Funktionsstörungen und zum Tod der mikrobiellen Zelle.^13,17,18
NO zerstört lebenswichtige mikrobielle Prozesse
NO stört auch Stoffwechsel- und Atmungsprozesse durch die Inaktivierung von Eisen-Schwefel-Clustern, die wesentliche Enzym-Cofaktoren für Genexpression, Stoffwechsel und Zellatmung sind.^19-21

Was NO in einer Bakterienzelle bewirkt

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NO inaktiviert extrazelluläre Proteine, dringt ungehindert in bakterielle Zellwände ein und inaktiviert interne Zellwandproteine

Grafik, die zeigt wie NO extrazelluläre Proteine inaktiviert und in bakterielle Zellwände eindringt

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NO zerstört (oder beschädigt) mikrobielle DNA

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NO hemmt die DNA-Replikation

Grafik veranschaulicht, wie NO die DNA-Replikation hemmt

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NO inaktiviert Eisen-Schwefel-Cluster, die für den Stoffwechsel, die Atmung usw. unerlässlich sind.

Grafik stellt dar, wie NO Eisen-Schwefel-Cluster inaktiviert.

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Die Anti-Biofilm-Wirkweise

NO kann Biofilme durch verschiedene Wirkmechanismen zerstören.

Die antibakterielle Wirkung von NO beruht auf seiner Fähigkeit, Bakterien freizulegen und die Abwehr- und Resistenzmechanismen des Biofilms zu hemmen.^6,17-23

Abbau der Biofilm-Matrix 
NO baut die schützenden extrazellulären Polymersubstanzen ab, die die Biofilmstruktur bilden, und ermöglicht so das tiefere Eindringen von NO, anderer antimikrobieller Wirkstoffe und der körpereigenen Immunabwehr zu den Bakterien im Inneren.^24-26
Ausbreitung von Bakterien 
SSelbst bei niedrigen Dosen, die unter der bakteriziden Konzentration liegen, ahmt NO den Biofilm nach und signalisiert Bakterien, sich auszubreiten, wodurch sie freigelegt werden.¹³
Beeinträchtigte bakterielle Kommunikation 
Darüber hinaus beeinträchtigt NO die bakterielle Kommunikation, wodurch sowohl die Biofilmbildung als auch die bakterielle Virulenz reduziert werden. Das Infektionsrisiko wird verringert, während der Biofilm gleichzeitig anfälliger für antimikrobielle Mittel wird und somit die Barriere für die Wundheilung beseitigt wird.^27-29

Die Wirkung von NO auf Biofilm

Grafik mit Bakerien und Biofilm, das die Wirkung von NO veranschaulicht.

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NO baut Biofilm EPS ab

Grafik veranschaulicht, wie NO Biofilm EPS abbaut

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NO verursacht die Ausbreitung von Biofilmen

Grafik die Ausbreitung von Biofilm veranschaulicht

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NO verhindert die Kommunikation im Biofilm

Grafik, die zeigt wie NO die Kommunikation mit Biofilm in Zellen verhindert

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Antimikrobielle Wirkung

Erhöhte Permeabilität der mikrobiellen Zellen
Hemmung der Replikation
Störung mikrobieller Prozesse

Antibiofilm-Wirkung

Abbau der Biofilmmatrix
Verteilung der Bakterien
Beeinträchtigung der bakteriellen Kommunikation

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