Eine Gesundheitsmaßnahme ist erforderlich, da Umweltreservoirs arzneimittelresistente Infektionen begünstigen

Eine Gesundheitsmaßnahme ist erforderlich, da Umweltreservoirs arzneimittelresistente Infektionen begünstigen

Die Resistenz gegen antimikrobielle Mittel in der Umwelt verwandelt Flüsse, Böden und sogar die Luft in versteckte Transportwege für „Superbakterien“, heißt es in einer neuen Studie, die dringende, koordinierte Maßnahmen für die Gesundheit von Mensch, Tier und Umwelt fordert. Die Autoren argumentieren, dass der Schutz der Menschen vor arzneimittelresistenten Infektionen mittlerweile ebenso stark von Abwasseranlagen und landwirtschaftlichen Betrieben abhängt wie von Krankenhäusern.

Eine wachsende ökologische „Superbug“-Krise

Antibiotikaresistenz (AMR) entsteht, wenn Bakterien und andere Mikroben die Fähigkeit entwickeln, Medikamente zu überleben, die sie einst abgetötet haben, was die Behandlung häufiger Infektionen erschwert oder unmöglich macht. Die Weltgesundheitsorganisation listet AMR bereits als eine der schwerwiegendsten globalen Gesundheitsbedrohungen dieses Jahrhunderts. Einige Schätzungen warnen vor zig Millionen Todesfällen und massiven wirtschaftlichen Verlusten, wenn Maßnahmen scheitern.​

Die neue Studie zeigt, dass die Umwelt nicht nur eine passive Kulisse ist. Flüsse, Seen, Böden, Ozeane und sogar die Luft können Resistenzgene und resistente Bakterien tragen, die sich zwischen Wildtieren, Nutztieren und Menschen bewegen und dabei helfen, ein wirklich globales Netzwerk von AMR zu schaffen.​

Wichtige Quellen und versteckte Reservoire

Die Überprüfung hebt mehrere große Umwelt-„Hotspots“ hervor, an denen sich Resistenzen aufbauen und ausbreiten.​

• Abwasseraufbereitungsanlagen von Krankenhäusern und Städten fungieren als zentrale Mischzentren und sammeln Antibiotikarückstände, resistente Krankheitserreger und mobile genetische Elemente aus Haushalten und Kliniken. Bei der herkömmlichen Behandlung gelingt es oft nicht, diese Schadstoffe vollständig zu entfernen, so dass Resistenzgene im Abwasser und Klärschlamm verbleiben.​

• Tierhaltungsbetriebe und Aquakultursysteme verwenden große Mengen an Antibiotika und reichern Resistenzgene in tierischen Darmmikroben und Mist an, die dann in Böden, Feldfrüchte und umliegende Gewässer gelangen.​

• Pharmazeutische Produktionsanlagen können extrem hohe Mengen an Antibiotika und Resistenzgenen ausstoßen, was das Risiko erhöht, dass sich gefährliche Resistenzmerkmale weiter ausbreiten.​

Über diese Standorte hinweg können Resistenzgene per Anhalter auf mobile genetische Elemente wie Plasmide übertragen werden, wodurch es für Bakterien einfacher wird, Resistenzmerkmale zu „austauschen“ und multiresistente Stämme zu erzeugen.​

Warum herkömmliche Überwachung nicht ausreicht

Der Großteil der AMR-Überwachung konzentriert sich immer noch auf klinische Proben, aber die Autoren argumentieren, dass bei der Umweltüberwachung Nachholbedarf besteht. Klassische kulturbasierte Tests bleiben wichtig, da sie messen, ob Bakterien tatsächlich Antibiotika überleben, und lebende Isolate für weitere Untersuchungen liefern. Viele Umweltbakterien können jedoch nicht einfach im Labor gezüchtet werden, und mit diesen Methoden können die meisten vorhandenen Resistenzen übersehen werden.​

Neuere Tools verändern das Bild rasant:

• Phänotypische Methoden wie Durchflusszytometrie und Raman-Spektroskopie können resistente Zellen und den Gentransfer in komplexen Proben innerhalb von Stunden verfolgen, ohne dass eine Kultivierung erforderlich ist.​

• Genotypische Methoden wie quantitative Hochdurchsatz-PCR, CRISPR-basierte Tests und metagenomische Sequenzierung können Hunderte von Resistenzgenen gleichzeitig erkennen und identifizieren, welche Bakterien sie tragen.​

• Mithilfe der Long-Read-Sequenzierung können Forscher nun ganze mobile genetische Elemente rekonstruieren und genau sehen, wie Resistenzgene organisiert sind und sich zwischen Wirten bewegen.​

Die Botschaft ist klar. Keine einzelne Methode kann die gesamte Geschichte der Umweltresistenz erfassen. Was wir brauchen, ist eine integrierte Überwachung, die verknüpft, was Bakterien tun können, welche Gene sie tragen und wohin sie sich verbreiten.“​

Huilin Zhang, Hauptautor

Eine Gesundheit und intelligentere Schadensbegrenzung

Die Überprüfung ist in das One-Health-Konzept eingebettet, das betont, dass die Gesundheit von Mensch, Tier und Umwelt eng miteinander verbunden ist. Die Autoren schlagen vor, AMR an zwei Fronten anzugehen: Quellenkontrolle, um die Menge an Antibiotika, resistenten Bakterien und Resistenzgenen, die in die Umwelt gelangen, zu reduzieren, und Prozesskontrolle, um sie entlang wichtiger Pfade wie der Abwasserbehandlung abzufangen.​

Zu den Maßnahmen zur Quellenkontrolle gehören ein strengerer Umgang mit Antibiotika in der Medizin und Landwirtschaft, eine bessere Regulierung in Regionen mit niedrigem und mittlerem Einkommen und eine sauberere Produktion in der Pharmaindustrie. Die Autoren heben auch neue „grüne“ Lösungen hervor, wie den verbesserten biologischen Abbau von Antibiotika, die Entwicklung besser biologisch abbaubarer Medikamente und alternative antimikrobielle Mittel wie Peptide und Phagen.​

Auf der Prozessseite sind eine verbesserte Abwasserbehandlung und Abfallwirtschaft von entscheidender Bedeutung. Herkömmliche Desinfektion kann viele resistente Bakterien reduzieren, kann jedoch dazu führen, dass Resistenzgene intakt bleiben, insbesondere in festen Abfallströmen. Fortgeschrittenere Ansätze wie hyperthermophile Kompostierung, fortgeschrittene Oxidation, Membranprozesse, Nanomaterialien, Behandlungen auf Bakteriophagenbasis, gentechnisch veränderte DNA-abfangende Bakterien und CRISPR-basierte Werkzeuge sind vielversprechend, erfordern jedoch weitere Forschung, Sicherheitsbewertung und Kostensenkung.​

Konzentration auf den riskantesten Widerstand

Anstatt einfach zu zählen, wie viele Resistenzgene vorhanden sind, argumentieren die Autoren, dass Überwachung und Politik Merkmale priorisieren sollten, die das Gesundheitsrisiko tatsächlich erhöhen. Drei stechen hervor:​

• Mobilität: Wie leicht bewegen sich Gene zwischen Bakterien und Umgebungen?

• Wirtspathogenität: ob die bakteriellen Wirte in der Lage sind, bei Menschen oder Tieren Krankheiten zu verursachen.​

• Multiresistenz: Ob Gene und ihre Wirte mehreren wichtigen Antibiotika widerstehen und so die Behandlungsmöglichkeiten einschränken.​

„Bei umweltbedingten Antibiotikaresistenzen geht es nicht nur darum, wie viele Resistenzgene wir finden können“, sagte der korrespondierende Autor Feng Ju. „Am wichtigsten ist, welche Gene mobil sind, welche Krankheitserreger sie tragen und wie sie sich in realen Ökosystemen entwickeln. Darauf muss sich die Überwachung konzentrieren, und dort wird die Eindämmung die größte Wirkung haben.“​

Die Autoren fordern globale, standardisierte Protokolle, die Umwelt-AMR-Daten länderübergreifend und im Zeitverlauf vergleichbar machen. Ohne solche Standards, warnen sie, wird es der Welt schwerfallen, aufkommende Bedrohungen früh genug zu erkennen und wirksame One-Health-Maßnahmen zu entwickeln, die sowohl die Menschen als auch den Planeten schützen.​

Quellen: