Die humane fäkale Verschmutzung ist über den gesamten Flusslauf der Donau die Hauptquelle für Antibiotikaresistenzen (ABR). Zu diesem Ergebnis kommen Untersuchungen, die molekulargenetische Methoden zur Bestimmung der ABR mit moderner Diagnostik für fäkale Verunreinigung und wichtigen Umwelt- und chemischen Parametern kombinieren, wie die beteiligte Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften (KL Krems) mitteilte. Mit dem neuen Konzept könnten die raumzeitlichen Dynamiken von ABR in Flüssen erfasst, Hotspots identifiziert und die Haupttreiber der ABR bestimmt werden.
Für die globale Verbreitung von ABR in der Umwelt sind große Flüsse laut KL Krems besonders kritische Ökosysteme, weil sie stark von Abwasserbelastungen betroffen sein können und gleichzeitig Lebensadern darstellen, die verschiedene menschliche Bedürfnisse erfüllen. Ein umfassendes Verständnis für das Vorkommen, die Verbreitung und die Haupttreiber von ABR entlang ganzer Flussläufe habe bisher aber weitgehend gefehlt – ein Umstand, dem sich die Forschenden in der anderen Studie für die Donau annahmen.
„Umfassendes Verständnis der ABR auf 2.300 km Donaulänge“
Dafür wählten sie den Angaben zufolge einen ganzheitlichen Ansatz, indem raumzeitliche Muster und Hotspots antibiotikaresistenter Gene (ARGs) entlang von 2.311 km des schiffbaren Donauflusses untersucht und eine longitudinale und zeitliche Überwachungskampagne kombiniert wurden. Prof. Alexander Kirschner, stellvertretender Leiter des interuniversitären Kooperationszentrums ICC Water and Health an der Medizinischen Universität (MedUni) Wien und der KL Krems, erklärte dazu: „Das so gewonnene umfassende Verständnis bildet die Grundlage für ein gezieltes Management zur Reduzierung der Verbreitung von ABR in Flussgebieten. Wir präsentieren den ersten umfassenden ARG-Datensatz entlang der Donau, der dazu beitragen wird, zukünftige Trends zu bewerten.“ Um das Verständnis für die Verbreitung und Dynamik von ABR zu verbessern, sollten ABR auch in anderen Umweltkompartimenten – wie zum Beispiel in Flussbiofilmen oder Sedimenten – untersucht werden, da diese als langfristige Reservoire dienen könnten.
Resistenzmuster des Bakteriums Escherichia coli analysiert
Eine weitere Studie kommt der KL Krems zufolge zu der Erkenntnis, dass der Biofilm möglicherweise ein besserer Indikator für den Einfluss klinischer Umgebungen auf die ABR in Flüssen ist als das Wasser selbst. Dazu seien 697 Patienten-, 489 Wasser- und 440 Biofilm-Isolate auf ihre Empfindlichkeit gegenüber 20 Antibiotika untersucht worden, um so Resistenzmuster zu erhalten. Analysiert wurden die Resistenzmuster des Bakteriums Escherichia coli in menschlichen Isolaten und von Umweltproben aus Wasser und Biofilm der Donau. In Summe wiesen die Ergebnisse den Angaben zufolge auf eine eher moderate Resistenzsituation in Österreich hin: Trotz signifikant höherer Resistenzniveaus der humanen Isolate im Vergleich zu den Proben aus dem Fluss seien nur wenige Resistenzen gegen gängige Reserveantibiotika wie Meropenem und Tigecyclin gefunden worden – Medikamente, die erst zum Einsatz kommen, wenn die Erstlinientherapie wirkungslos ist.
Im Biofilm gegen bestimmte kritische Antibiotika resistente Bakterienisolate gefunden
Obwohl es keine großen Unterschiede in der Resistenz zwischen Wasser- und Biofilmproben gegeben habe, wurden im Biofilm doch einige Bakterienisolate gefunden, die gegen bestimmte kritische Antibiotika resistent waren und sogar ESBL-Gene trugen, ESBL steht dabei den Angaben zufolge für „Extended-Spectrum Beta-Lactamase“ und bedeutet, dass diese Bakterien Enzyme produzieren, die gegen viele Beta-Lactam-Antibiotika resistent sind, was die Behandlung von Infektionen erschwert.
Weltweit gelte das „klinische Umfeld“, etwa Krankenhäuser, als Haupt-Hotspot für die Verbreitung und Entwicklung von ABR, da hier antibiotikaresistente Bakterien oder deren Gene zwischen Patientinnen und Patienten ausgetauscht werden, erläutert die KL Krems. Klinische Abwässer gelangten über Kläranlagen in natürliche aquatische Ökosysteme, wodurch ABR Bakterien in Flüsse und Seen kommen. Dort finden sie sich nicht den Angaben zufolge nur im Wasser selbst, sondern auch in Biofilmen – Gemeinschaften von Mikroorganismen, die an festen Oberflächen im Gewässer wie Steinen, Pflanzen oder Sedimenten haften, eine gemeinsame Schleimschicht produzieren und so einen stabilen „Film“ bilden.
Originalpublikationen: A comparative study on antibiotic resistant Escherichia coli isolates from Austrian patients and wastewater-influenced Danube River water and biofilms. International Journal of Hygiene and Environmental Health 258 (2024).
Linking antibiotic resistance gene patterns with advanced faecal pollution assessment and environmental key parameters along 2300 km of the Danube River. Water Research 252 (2024).
