Eine neue Studie zeigt, welchen Beitrag Abwässer zur Ausbildung von Antibiotikaresistenzen leisten. Dabei spielt nicht nur der Fäkalgrad eine Rolle. Auch die Größe des Gewässers ist entscheidend. Die gute Nachricht: Die untersuchten Flüsse wiesen generell eine geringe Belastung mit antibiotikaresistenten Keimen auf.
Oberflächengewässer spielen eine entscheidende Rolle bei der Verbreitung von Antibiotikaresistenzen (ABR). Kläranlagen, landwirtschaftliche Abwässer und andere Verschmutzungsquellen tragen zum Vorkommen von antibiotikaresistenten Bakterien maßgeblich bei. Trotz des zunehmenden Bewusstseins dafür haben bisherige Studien unterschiedliche Methodiken verwendet und sich meistens auf einzelne Wassersysteme konzentriert. Das macht deren Vergleichbarkeit unmöglich. Jetzt lassen Forscherinnen und Forscher der Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften (KL Krems) mit einem harmonisierten und flussübergreifenden Studiendesign aufhorchen, das eine Vergleichbarkeit der Daten verschiedener Flüsse erlaubt.
Fäkalien und Schwermetalle Einfluss auf Resistenzen
„Unsere Forschung zeigt klar, dass die Ausbreitung von ABR in Flüssen stark unterschiedlich ist“, sagt Prof. Alexander Kirschner, Mikrobiologe an der MedUni Wien, der Karl Landsteiner Privatuniversität Krems sowie stellvertretender Leiter des ICC Water & Health, „Dabei haben wir insbesondere auch die Rolle des Wassers selbst und von Biofilmen miteinbezogen.“ Tatsächlich wurde durch den Vergleich jetzt erstmals erkannt, dass die Verschmutzung durch menschliche Fäkalieneinträge zwar generell einen starken Einfluss hat, dass aber auch Faktoren wie Schwermetalle, Antibiotika und die Flussdynamik in unterschiedlichem Ausmaß mit den ABR korrelieren, wobei mögliche kausale Zusammenhänge zunächst nicht untersucht wurden.
Grundlage dieser Beobachtung waren Daten aus vier österreichischen Flüssen (Donau, Kamp, Ybbs, Gölsen/Traisen) an jeweils fünf Zeitpunkten in einem Jahr. Es wurden über 5.000 Bakterien-Isolate getestet sowie mehr als 100.000 ABR-Tests und über 3.000 Resistenzgenanalysen durchgeführt. Durch die so erzielte Kombination klassischer Kultivierungstechniken für das Bakterium Escherichia coli (ein klinisch hoch relevanter Anzeiger für ABR und für fäkale Verschmutzungen) mit der quantitativen Analyse von Resistenzgenen im Flussmikrobiom gelang ein einmalig detaillierter Einblick. Die Verbindung mit „intelligenter“ genetischer Fäkaldiagnostik ermöglichte auch eine Unterscheidung zwischen menschlichen und/oder landwirtschaftlichen Quellen als Ursache der ABR-Einträge.
Kleine Flüsse mit höherem Risiko
Im Detail zeigte sich, dass die fäkale Verschmutzung durch den Menschen insbesondere in kleinen Flüssen mit geringerem Wasserdurchfluss ein wichtiger Faktor für die Verbreitung von ABR ist. In diesen Flusssystemen mit geringem Wasserdurchsatz korrelierten Faktoren wie Schwermetallbelastungen und Antibiotikarückstände auch stärker als in der Donau. Im internationalen Vergleich aber wiesen die vier österreichischen Flüsse geringe bis mäßige ABR-Belastung auf, was auf ein vergleichsweise gutes Abwassermanagement und hohe Standards beim Umgang mit Antibiotika im Land hinweist.
Biofilme – schleimige Mikroorganismen-Gemeinschaften auf Oberflächen von Steinen, die in einigen kleinräumigen Studien als Hotspots von ABR beschrieben wurden – zeigten in dieser Studie hingegen sehr uneinheitliche Muster bezüglich der ABR-Verbreitung auf, abhängig von der spezifischen lokalen Situation. Generell beobachtete man aber im Vergleich zum Wasser einen eher gedämpften Zusammenhang mit den Verschmutzungsparametern.
„Unsere Arbeit zeigt, dass spezifische Aussagen zu einzelnen Resistenzen oder Resistenzgenen problematisch sind“, sagt Prof. Andreas Farnleitner, Leiter des ICC an der KL Krems und der TU Wien. „Trends variieren flussabhängig und kleine Studien bergen das Risiko der Überinterpretation. Durch die Kombination verschiedener Methoden haben wir nun einen leistungsfähigen Rahmen für genauere, groß angelegte Vergleiche geschaffen“. Und dies dazu noch zeitgerecht, denn eine ab 2027 geltende EU-Verordnung schreibt die Überwachung der ABR in großen Kläranlagen vor.