Chemie | Biochemie | Medizin

 

Samira Schmid, 2001 | Hunzenschwil, AG
Diana Solenthaler, 2001 | Muhen, AG

 

Die sich ständig entwickelnden Antibiotikaresistenzen der Bakterien stellen ein weltweites Gesundheitsproblem dar, das es mit grösster Dringlichkeit zu lösen gilt. Diese Arbeit soll durch die Untersuchung der antibakteriellen Wirkung der Cannabinoide Cannabigerol (CBG) und Cannabidiol (CBD) einen Beitrag zur medizinisch-mikrobiologischen Forschung leisten. Mittels Hemmhoftests und minimaler Hemmkonzentrationsreihen wurde die antibakterielle Wirkung der Cannabinoide auf unterschiedliche Bakterien in Alleinanwendung und in Kombinationsanwendung mit Antibiotika getestet. Nebst dem Resultat, dass die Cannabinoide CBG und CBD eine antibakterielle Wirkung auf grampositive Bakterien entfalten, kann festgehalten werden, dass das Cannabinoid CBG mit dem Antibiotikum Polymyxin B eine Synergie eingeht und das bakterielle Wachstum des Bakteriums MRSA verstärkt hemmen kann. Derartige Resultate sind für weitere Forschungsarbeiten relevant und spielen im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen pathogener Keime eine wichtige Rolle.

Fragestellung

Es wurde untersucht, ob und inwiefern die Cannabinoide CBG und CBD eine antibakterielle Wirkung haben und/oder synergistische Effekte in Kombination mit einem gewählten Antibiotikum beobachtet werden können. Dabei wurden folgende Hypothesen geprüft: (I) Die Cannabinoide CBD und CBG wirken aufgrund ihrer antibakteriellen Wirkung sowohl auf grampositive als auch auf gramnegative Bakterien wachstumshemmend. (II) In Kombination mit spezifischen Antibiotika zeigen die Cannabinoide CBD und CBG Synergien auf und verstärken somit die antibakterielle Wirkung des gewählten Antibiotikums.

Methodik

Mit zwei mikrobiologischen Methoden, dem Hemmhoftest und der Minimalen Hemmkonzentration (MHK), wurde in dieser Arbeit die antibakterielle Wirkung der Cannabinoide CBG und CBD sowohl auf grampositive als auch auf gramnegative Bakterien, mit Fokus auf den Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA), untersucht. Ferner wurde in dieser Arbeit die antibakterielle Wirkung der gewählten Cannabinoide in Kombinationsanwendung mit den Antibiotika Polymyxin B und Bacitracin geprüft.

Ergebnisse

Aus den Resultaten des Hemmhoftests geht hervor, dass CBG und CBD in der Tat eine antibakterielle Wirkung besitzen, diese aber ausschliesslich bei grampositiven Bakterien zu beobachten ist. Des Weiteren zeigt CBG in Kombination mit dem Antibiotikum Polymyxin B eine synergetische Wirkung, die das bakterielle Wachstum des multiresistenten Keims MRSA erfolgreich hemmt. Die MHK der Kombinationsanwendung liegt somit tiefer als jene der Alleinanwendungen.

Diskussion

Bemerkenswert ist insbesondere, dass bis zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieser Arbeit keine Studie vorlag, die die antibakterielle Wirksamkeit der Kombination von CBG und Polymyxin B auf grampositive Bakterien untersucht hat. Mit dieser Arbeit wurden also nicht nur Studienergebnisse reproduziert, sondern auch bestehendes Wissen erweitert. Zur erfolgreichen Erarbeitung der Resultate wurden unterschiedliche Methoden angewendet, stetig angepasst und optimiert. Somit konnten beide Hypothesen teilverifiziert werden. Da die Resultate visuell ausgewertet wurden, wäre es in einem weiteren Experiment sinnvoll, eine exaktere Messmethode zu integrieren. Um die Gültigkeit der Resultate dennoch zu gewährleisten, wurden nötigenfalls Ausstriche zur Überprüfung des Bakterienwachstums getätigt.

Schlussfolgerungen

Die Cannabinoide CBD und CBG besitzen in vitro eine antibakterielle Wirkung auf grampositive Bakterien. Die vergleichsweise starke antibakterielle Wirkintensität der Cannabinoide auf den multiresistenten Keim MRSA überrascht. Dies ist insofern relevant, da MRSA als häufigem und gefährlichem Verursacher von Krankenhausinfektionen eine essenzielle Schlüsselrolle in der medizinisch-mikrobiologischen Forschung und insbesondere in der Erforschung neuartiger Antibiotika zukommt. Eine weitere signifikante Entdeckung dieser Arbeit ist der synergetische Effekt der Kombinationswendung von CBG und Polymyxin B auf MRSA. Eine mögliche Erweiterung des Themas stellt die Erforschung des antibakteriellen Wirkungsmechanismus der Cannabinoide dar, sowie die Frage, ob und inwiefern bei einer Kombinationsanwendung mit Antibiotika ein synergetischer Effekt auch auf gramnegative Bakterien bestehen könnte.

 

 

Würdigung durch die Expertin

Dr. Ines Wyrsch

Samira Schmid und Diana Solenthaler haben sich in ihrer Arbeit mit viel Engagement und strukturierter Arbeitsweise einer aktuellen wissenschaftlichen Fragestellung angenommen. Die gewonnenen Resultate erlauben es, Rückschlüsse zum Einfluss von Cannabinoiden auf das Wachstum von Bakterien zu ziehen und komplexe Hypothesen für interessante Nachfolge-Untersuchungen aufzustellen. Die Ergebnisse sind kritisch ausgewertet und logisch interpretiert, die Schlussfolgerungen nachvollziehbar. Hervorzuheben ist, dass die Untersuchungen eigenständig grösstenteils in einem Schullabor durchgeführt wurden.

Prädikat:

sehr gut

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Alte Kantonsschule Aarau
Lehrer: Dr. Michael Kappeler