In Krankenhausabwasserkanälen finden resistente Bakterien ideale Bedingungen vor
Verantwortungsbewusste Antibiotika identifiziert
Laut einer neuen Studie von Forschern der Universität Göteborg in Schweden begünstigen von Patienten ausgeschiedene Antibiotika die Verbreitung antibiotikaresistenter Bakterien in Krankenhausabwässern. Letztendlich könnte dies zur Entstehung und Ausbreitung schwer zu behandelnder Infektionen beitragen. Die Identifizierung der verantwortlichen Antibiotika ebnet den Weg für gezielte Maßnahmen.
„Meines Wissens ist dies der erste direkte Feldnachweis seit über 25 Jahren, der beobachtete Umweltauswirkungen schlüssig mit vom Menschen ausgeschiedenen Arzneimitteln in Verbindung bringt“, sagt Joakim Larsson, Professor für Umweltpharmakologie an der Universität Göteborg in Schweden.
Die in „Nature Communications“ veröffentlichte Studie untersuchte Abwassersysteme sowie Abwasser aus Krankenhäusern und kommunalen Kläranlagen in acht schwedischen Städten. Das Abwasser aller zehn Krankenhäuser begünstigte antibiotikaresistente Bakterien, während nach Kontakt mit Abwasser aus den entsprechenden kommunalen Kläranlagen keine derartigen Effekte festgestellt wurden.
Internationale Leitlinien betonen die Notwendigkeit, die Selektion von Antibiotikaresistenzen in der Umwelt einzudämmen, da eine Verschmutzung durch Antibiotika letztendlich dazu führen könnte, dass Antibiotika wirkungslos werden. Die Beobachtung einer starken Resistenzselektion in Krankenhauskanalisationen, nicht jedoch in kommunalen, ist von Bedeutung für die Frage, wo Maßnahmen vorrangig ergriffen werden sollten. Zwar kann eine fortgeschrittene Abwasserbehandlung in kommunalen Anlagen die weitere Verbreitung von Antibiotika und anderen Arzneimitteln verringern, doch kann sie die Resistenzentwicklung, die im Krankenhausabwasser bereits stattgefunden hat, nicht verhindern. Die Ergebnisse weisen daher auf Krankenhausabwassersysteme als einen entscheidenden Ansatzpunkt für künftige gezielte Maßnahmen hin.
„Zu wissen, wo resistente Bakterien begünstigt werden – und wo dies weniger wahrscheinlich ist –, ist entscheidend für die Entscheidung, wie Ressourcen und Anstrengungen eingesetzt werden sollten, um die Risiken für die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen zu begrenzen“, sagt Joakim Larsson.
Als die Forscher einen empfindlichen E. coli-Stamm gegen Fluorchinolone und penicillinähnliche Antibiotika resistent machten, konnte dieser im Krankenhausabwasser gut wachsen, wo dies sonst nicht möglich gewesen wäre. Dies zeigte, dass vor allem diese Antibiotikaklassen dafür verantwortlich waren, resistenten Bakterien einen Vorteil zu verschaffen. Ciprofloxacin wurde als Hauptfaktor identifiziert – ein häufig verwendetes Antibiotikum aus der Gruppe der Fluorchinolone, das oft bei Harnwegsinfektionen verschrieben wird. Auch Cefotaxim, ein penicillinähnliches Antibiotikum, das ausschließlich in Krankenhäusern zum Einsatz kommt, trug dazu bei. Mehrere unabhängige Beleglinien, darunter chemische Analysen und Untersuchungen der Reaktionen von Bakterienzellen, wiesen in dieselbe Richtung.
„Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine ähnliche Resistenzselektion in den Abwasserkanälen der meisten Krankenhäuser weltweit stattfindet. In Schweden ist der Gesamtverbrauch an Antibiotika relativ gering, aber der Verbrauch in Krankenhäusern ist vergleichbar mit dem in vielen anderen europäischen Ländern“, erklärt Joakim Larsson.
„Der Einsatz von Antibiotika muss sich stets nach den medizinischen Bedürfnissen der Patienten richten“, fährt er fort. „Da wir nun aber wissen, welche Arten von Medikamenten die Resistenzselektion im Abwasser vorantreiben, können wir auch gezieltere Lösungen entwickeln, um die Risiken zu mindern.“
Das Forschungsteam arbeitet derzeit intensiv an der Entwicklung einer einfachen, gezielten Behandlungsmethode, um den Selektionsdruck in den Abwasserkanälen zu verringern.
Die meisten Schlussfolgerungen zu den Umweltauswirkungen von Arzneimitteln basieren auf Experimenten, bei denen Forscher bewusst Medikamente in Konzentrationen zusetzen, die denen entsprechen, die in der Umwelt gemessen werden. Solche Studien zeigen, welche Auswirkungen Medikamente verursachen können, aber nicht, ob diese Auswirkungen unter realen Umweltbedingungen tatsächlich auftreten. Die aktuelle Studie geht einen Schritt weiter, indem sie Auswirkungen direkt in den Abwasserrohren von Krankenhäusern dokumentiert. Resistente E. coli waren in Biofilmen in Krankenhausabwasserleitungen im Vergleich zum Abwasser angereichert, während in kommunalen Kläranlagen keine entsprechende Anreicherung beobachtet wurde.
Der letzte eindeutige Feldnachweis ähnlicher Art stammt aus den späten 1990er Jahren, als die Feminisierung von Fischen stromabwärts von Kläranlagen mit Arzneimitteln aus dem menschlichen Gebrauch in Verbindung gebracht wurde. Damals wie heute trug Joakim Larsson dazu bei, die verantwortliche Substanz zu identifizieren – in jenem Fall das Verhütungshormon Ethinylestradiol.
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