Studie legt nahe, dass der Anstieg der Antibiotikaresistenz mit der Umweltverschmutzung zusammenhängt

Der Aufstieg antibiotikaresistenter Mikroben hat die Welt in Aufregung versetzt: Superbakterien töten bereits mehr Menschen als AIDS, Malaria und einige Krebsarten. Und die kurz- und mittelfristigen Aussichten sind düster. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) betrachtet dieses Phänomen als „eine der größten Bedrohungen für die globale Gesundheit“ und weist auf den unsachgemäßen und übermäßigen Einsatz von Antibiotika als Beschleuniger des Problems hin. Obwohl der unangemessene Konsum dieser Medikamente die meiste Aufmerksamkeit auf sich zieht, ist dies nicht die einzige Ursache, die untersucht wird. Neue Forschungsergebnisse, die am Montag in The Lancet Planetary Health veröffentlicht wurden, haben auch einen Zusammenhang zwischen Antibiotikaresistenz und Umweltverschmutzung festgestellt: Je höher die Luftverschmutzung, desto größer die Antibiotikaresistenz.

Die Autoren geben jedoch zu, dass es sich bei ihren Ergebnissen nur um einen Zusammenhang handelt; Kausalität kann nicht nachgewiesen werden, und die genauen Mechanismen, die diesen Zusammenhang erklären, sind nicht klar. Die Forscher argumentieren jedoch, dass eine Reduzierung der Luftverschmutzung dazu beitragen könnte, die Antibiotikaresistenz zu verringern, und gehen davon aus, dass bei Einhaltung der Luftqualitätsrichtlinien der WHO bis 2050 eine Reduzierung der Antibiotikaresistenz um 17 % erreicht werden könnte.

Menschen sind Superkeimen durch Nahrung oder direkten Kontakt mit infektiösen Quellen wie Tieren ausgesetzt. Sie können auch über Wasser, Boden oder Luft infiziert werden. „Zum Beispiel könnten resistente Bakterien in Krankenhäusern oder Viehbeständen auf Wasseraufbereitungsanlagen oder Ökosysteme übertragen und sogar aus diesen Umgebungen in die Atmosphäre abgegeben werden, wodurch Menschen durch Inhalation [dem Virus] ausgesetzt werden“, sagen die Autoren in dem Artikel.

Luft ist ein Vektor zur Verbreitung von Antibiotikaresistenzen. In dieser Studie konzentrieren sich die Forscher auf einen der Hauptschadstoffe, den Feinstaub PM2,5: „Es hat sich gezeigt, dass [diese Partikel] verschiedene resistente Bakterien und Antibiotikaresistenzgene enthalten, die zwischen Umgebungen übertragen und direkt vom Menschen eingeatmet werden.“ , was zu Läsionen und Infektionen der Atemwege führt“, erklären sie.

Basierend auf dieser Prämisse analysierten sie verfügbare Daten aus 116 Ländern zwischen 2000 und 2018 – insgesamt untersuchten sie neun Krankheitserreger und 43 Medikamente – und stellten fest, dass die Luftverschmutzung mit einer erhöhten Antibiotikaresistenz korreliert. Beispielsweise war ein Anstieg von PM2,5 um 1 % mit einem Anstieg der Resistenzen von Klebsiella pneumoniae-Bakterien gegen Carbapeneme, einer Art Breitbandantibiotikum, um 1,49 % verbunden. „Weltweit könnte ein Anstieg des jährlichen PM2,5-Gehalts um 10 % zu einem Anstieg der gesamten Antibiotikaresistenz um 1,1 % und zu 43.654 vorzeitigen Todesfällen aufgrund von Antibiotikaresistenzen führen“, heißt es in dem Artikel. Die Studie kam zu dem Schluss, dass Antibiotikaresistenzen aufgrund von PM2,5-Feinstaub im Jahr 2018 weltweit etwa 480.000 vorzeitige Todesfälle verursachten.

Die Autoren stellten auch regionale Unterschiede fest. Afrika und Asien sind die Gebiete, in denen der Anstieg von PM2,5 zu der größten Zunahme der Antibiotikaresistenz führen könnte. In Saudi-Arabien beispielsweise schätzen die Forscher, dass ein Anstieg von PM2,5 um 10 % einen Anstieg der Bakterienresistenz um 3 % bedeuten würde.

Die Forscher glauben, dass die Reduzierung der Luftverschmutzung einen doppelten Nutzen haben kann, da dadurch auch die schädlichen Auswirkungen einer schlechten Luftqualität verhindert werden können. Die Forschung modellierte mehrere Zukunftsszenarien basierend auf der Fluktuation mehrerer Variablen, wie z. B. Luftqualität, Gesundheitsausgaben und Antibiotikaeinsatz. Die Studie kam zu dem Schluss, dass, wenn in den kommenden Jahrzehnten (bis 2050) nichts unternommen wird, die Antibiotikaresistenz um 17 % zunehmen wird und die auf diese Ursache zurückzuführenden Todesfälle weltweit um mehr als 56 % steigen werden, insbesondere in Afrika südlich der Sahara. Wenn PM2,5 jedoch auf 5 μg/m³ – den von der WHO empfohlenen Grenzwert – kontrolliert werden kann, könnte die weltweite Antibiotikaresistenz um 16,8 % reduziert werden, wodurch 23,4 % der auf dieses Phänomen zurückzuführenden Todesfälle im Jahr 2050 verhindert würden.

Die Forscher räumen die Grenzen ihrer Studie ein. Dazu gehören auch die Daten, mit denen sie gearbeitet haben, da bestimmte Länder nicht alle notwendigen Informationen bereitgestellt haben. Diese Mängel können die Endergebnisse der Studie beeinflussen. Die Forscher geben auch an, dass es möglicherweise andere Faktoren gibt, die Antibiotikaresistenzen verursachen: „Zusätzliche soziale, wirtschaftliche und umweltbedingte Faktoren – wie Nahrungsaufnahme, Verwendung von Veterinärantibiotika, Exposition gegenüber anderen Schadstoffen, extreme Umweltereignisse, Gewohnheiten und Bräuche – sollten vorhanden sein.“ eingeführt, um [ihren] Zusammenhang mit Antibiotikaresistenzen umfassend zu bewerten“, heißt es in dem Artikel.

Sie stellen außerdem fest, dass die andere wichtige offene Frage der Studie darin besteht, dass „der zugrunde liegende Mechanismus der Luftschadstoffe, die die Antibiotikaresistenz beeinflussen, immer noch unklar ist und zusätzliche medizinische Beweise erforderlich sind, um diese Informationen zu überprüfen.“ Der Hauptautor der Studie, Zhenchao Zhou, ein Forscher an der Fakultät für Umwelt- und Ressourcenwissenschaften der Zhejiang-Universität in China, erkennt die Grenzen der Studie an. In einer E-Mail-Antwort präzisiert er: „Wir alle wissen, dass Korrelation keine Kausalität darstellt, und aus Gründen der strengen Wissenschaft sagen wir ‚möglicherweise verknüpft‘.“ In unserer Analyse können wir sagen, dass der Zusammenhang zwischen Luftverschmutzung und Antibiotikaresistenz stark und signifikant ist.“

In Bezug auf die Erklärung des Zusammenhangs zwischen Partikelschadstoffen und Antibiotikaresistenzen sagt Zhou, dass „der genaue Mechanismus nicht klar ist“. Aber er fügt hinzu: „Berichten in der vorhandenen Literatur zufolge besteht der Hauptmechanismus darin, dass die hohe Konzentration von PM2,5 mehr Bakterien und antibiotikaresistente Gene in sich trägt und eine direkte Exposition gegenüber diesen Substanzen zu einer erhöhten Antibiotikaresistenz in der Bevölkerung führen kann.“ .“

Zhou weist auch darauf hin, dass bereits gezeigt wurde, dass PM2,5-Partikel „die Durchlässigkeit der Zellmembran erhöhen könnten, um die Effizienz des horizontalen Gentransfers zu steigern und die Entwicklung und den Austausch von Antibiotikaresistenzelementen in bakteriellen Krankheitserregern zu beschleunigen.“

Er fährt fort, dass er und sein Team vor fünf Jahren hundert PM2,5-Luftproben aus Krankenhäusern, Bauernhöfen und Städten sowie Sputumproben aus menschlichen Atemwegen gesammelt hätten. „Überraschenderweise“, bemerkt er, stellten sie fest, „dass die Häufigkeit von Antibiotikaresistenzgenen in der PM2,5-Luft sehr hoch war.“ Diese in der Luft befindlichen Antibiotikaresistenzgene, erklärt er, würden direkt dem menschlichen Körper ausgesetzt werden. „Wir fanden heraus, dass PM2,5-Partikel im Freien und in Innenräumen zusammen zu 7 % der Antibiotikaresistenzgene in den Atemwegen von Krankenhauspatienten beitrugen, was auf einen wichtigen Austausch zwischen Luft und menschlichen Kommensalen schließen lässt.“ Daher stellten wir die Hypothese auf, dass PM2,5 die Antibiotikaresistenz beeinflussen würde, aber zu diesem Zeitpunkt wussten wir nicht, welche Auswirkungen dies haben würde. Mithilfe großer globaler Daten können wir nun bestätigen, dass PM2,5 einen erheblichen Einfluss auf die Antibiotikaresistenz hat“, sagt er.

Juan Pablo Horcajada, der Direktor des Dienstes für Infektionskrankheiten am Hospital del Mar in Barcelona, ​​Spanien, nennt diese Forschung „innovativ und provokativ“, obwohl er anmerkt, dass sie „Datenkorrelationen und Schlussfolgerungen aus sehr unterschiedlichen Datenbanken“ beinhaltet. Er fügt hinzu: „Es war bereits bekannt, dass Elemente im Zusammenhang mit Antibiotikaresistenzen in Partikeln in der Luft transportiert werden können, aber das ist eine interessante Botschaft“, sagt er. Der Spezialist für Infektionskrankheiten argumentiert, dass die Auswirkungen resistenter Mikroben auf die Zukunft noch größer sein könnten als erwartet, wenn sich ein kausaler Zusammenhang zwischen Kontamination und Antibiotikaresistenz bestätigt. „Antimikrobielle Resistenzen machen uns große Sorgen, und diese Sorge nimmt zu. Wir wissen nicht mehr, mit welchen Antibiotika wir bestimmte Bakterien behandeln sollen. Das gibt Anlass zu großer Sorge, denn [wir sehen dieses Phänomen] … in Krankenhäusern, in der Grundversorgung und in der Veterinärmedizin“, sagt er.

Kevin McConway, emeritierter Professor für Angewandte Statistik an der britischen Open University, erklärt gegenüber dem Science Media Centre, dass „die Interpretation [dieser Ergebnisse] ein großes Maß an Vorsicht erfordert“. Er stellt fest, dass die Autoren zwar „interessante Korrelationen und Zusammenhänge“ fanden, es aber weiterhin Fragen zu Ursache und Wirkung gibt. McConway, der nicht an der Untersuchung beteiligt war, weist darauf hin, dass die Daten aus Ländern als Ganzes stammen, die Luftqualität jedoch beispielsweise innerhalb einer einzelnen Region stark variieren kann und die durchschnittlichen Ergebnisse möglicherweise nicht das wiedergeben, was passiert im Allgemeinen.

Der Experte rät weiter: „Es ist wahrscheinlich, dass es andere mögliche Störfaktoren gibt, für die keine Daten gesammelt werden konnten, und es ist dennoch möglich, dass Störfaktoren am Werk sind, die an der Kausalität des Ausmaßes der Antibiotikaresistenz in einem Land beteiligt sind.“ Er betont, dass „diese Beobachtungsdatenanalyse und Modellierungsforschung insgesamt darauf hindeutet, dass es sich durchaus lohnen könnte, die Rolle der Luftverschmutzung im Zusammenhang mit der Antibiotikaresistenz weiter zu untersuchen, aber zum jetzigen Zeitpunkt besteht weiterhin große Unsicherheit darüber, was tatsächlich passiert.“ . Ich würde sagen, dass die neue Forschung mehr Fragen aufwirft als sie beantwortet.“

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