Antibiotica activeren via ijzer uit implantaten

Onderzoekers van het Radboudumc hebben ontdekt dat het ijzer in metalen implantaten uit het lichaam in staat zijn lokaal tot activatie van antibiotica te komen. Dit schrijven Marja Bulte-ter Meer en Leo Schultze Kool van de afdeling Radiologie en Nucleaire Geneeskunde in Chemical Communications (2019; 55: 443-446).

Metalen implantaten worden veel toegepast in de medische zorg, van hartkleppen tot tandheelkundige implantaten, maar geven ook een grote kans op bacteriële infecties. Patiënten met een implantaat gebruiken daarom vaak langdurig preventief antibiotica. Dit heeft niet altijd het gewenste effect, en kan zelfs schadelijk zijn, omdat deze antibiotica door het hele lichaam actief zijn. Het is mogelijk effectiever als medicijnen alleen rondom een implantaat werkzaam zijn, bijvoorbeeld door lokale toediening.   Een manier om dit te doen is de zogenoemde enzym-prodrugtherapie (EPT). Hierbij krijgt een patiënt niet-werkzame medicijnen, de zogenoemde prodrugs, die in het lichaam omgezet kunnen worden in actieve medicijnen. Het implantaat zelf moet daar dan de actieve enzymen voor hebben.

Promovendus Marja Bulte-ter Meer ontdekte bij toeval dat veelgebruikte metalen implantaten van zichzelf al een enzymachtige werking blijken te hebben en in staat zijn suikerverbindingen van moleculen af te kunnen knippen. Dit mechanisme kan benut worden door medicijnen te voorzien van een suikergroep, waardoor inactieve prodrugs ontstaan. Zodra de suikergroep hier weer afgeknipt wordt, worden de medicijnen actief.

De onderzoekers deden hun ontdekking bij implantaten van een legering van kobalt, nikkel, chroom en molybdenum. Van zichzelf deden deze implantaten niets, maar een versie met kleine groefjes in het metaal was sterk actief in het knippen van suikergroepen. Bij nadere inspectie bleek dat in deze groefjes ijzer werd afgezet. Dit ijzer bleek verantwoordelijk voor de efficiënte omzetting van de medicijnen. Wat het mechanisme hierachter is, is nog onbekend.

Implantaten van zuiver ijzer zouden zelfs het beste werken bij een enzym-prodrugtherapie. Alleen is zuiver ijzer niet stabiel genoeg als implantaat. De onderzoekers bedachten daarom dat het beter is om bestaande implantaten te voorzien van een ijzercoating. In laboratoriumproeven bleek dat verschillende implantaatmaterialen met een ijzerlaagje in staat waren om een prodrug effectief om te zetten in antibiotica tegen veel soorten bacteriën.

Bulte-ter Meer en Schulze Kool hebben hun ontdekking in de afgelopen 1,5 jaar uitgewerkt. Op de enzymwerking van metalen implantaten is inmiddels patent aangevraagd door de onderzoekers.

(Bron: Radboudumc, 11 december 2018)