“Superbugs” auf dem Vormarsch
Die Forscher sind besorgt über die schnelle Entwicklung und Verbreitung von “Superbugs“, also Bakterien, die nicht auf Antibiotika ansprechen.
Zum ersten Mal haben Wissenschaftler in der abgelegenen Hohen Arktis Norwegens starke Superbugs gefunden, von denen sie befürchten, dass sie für die Zukunft der Antibiotikabehandlung nichts Gutes verheißen.
Teilweise durch natürliche Prozesse und teilweise durch den Über- oder Missbrauch von Antibiotika sind viele gefährliche Bakterienstämme noch bedrohlicher geworden, indem sie Resistenzen gegen bestimmte Antibiotika entwickelt haben, die Ärzte normalerweise zur Behandlung von Bakterieninfektionen verschreiben.
Solche potenten Bakterien, auch “Superbugs” genannt, sollen jedes Jahr für Tausende von Todesfällen verantwortlich sein, sowohl in Europa als auch in den Vereinigten Staaten. (1)
Prof. Jennifer Roberts von der University of Kansas in Lawrence leitete kürzlich ein Team, das eine Studie über tauenden Permafrost in der abgelegenen Hocharktis Norwegens durchführte.
Der erste Zweck des Teams war es, zu verstehen, wie das Methangas, das dieses schmelzende Eis freisetzt, mit dem Klimawandel auf globaler Ebene zusammenhängen kann.
Als die Forscher jedoch Bodenproben aus der Region Kongsfjord in Svalbard in Norwegen analysierten, wo sie ihren Sitz hatten, fanden sie etwas, das sie überraschte und alarmierte. Eine Vielzahl von Superbugs, die eigentlich gar nicht hätten dort leben dürfen.
“Die Studie bot eine gute Gelegenheit, Bodenproben auf Antibiotika-Gene zu testen, mit der Hypothese, dass Svalbard ein so abgelegener und isolierter Ort ist, dass wir keinen Beweis für solche Gene finden würden”, sagt Prof. Roberts.
“Im Gegensatz dazu”, bemerkt sie, “haben wir etliche gefunden, darunter hervorragende antibiotikaresistente Gene wie das New Delhi-Gen, das vor nicht allzu langer Zeit in Indien entstanden ist.
Das war eine Überraschung – die Gene, die wir gefunden haben, hatten eindeutig eine kurze Transferzeit zwischen der Entdeckung in Indien und unserer Gruppe, die sie nur wenige Jahre später in der Arktis entdeckt hat.”
In einem neuen Studienpapier, das in der Zeitschrift Environment International veröffentlicht wurde, erzählen die Wissenschaftler über ihre Ergebnisse und die Auswirkungen dieser Entdeckung. (2)
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Möglicherweise waren menschliche Abfälle beteiligt
Die Forscher analysierten 40 Bodenproben von acht verschiedenen Orten in Svalbard. Die von ihnen durchgeführte DNA-Sequenzierung ergab das Vorhandensein von 131 antibiotikaresistenten Genen.
Eines dieser Gene, deren Anwesenheit im arktischen Boden die Forscher überraschte, ist blaNDM-1, das 2007 erstmals in Neu-Delhi, Indien, entdeckt wurde.
In Bakterien verleiht blaNDM-1 Resistenz gegen Carbapenem-Antibiotika, einen starken Wirkstoffsatz, den Ärzte nur zur Behandlung von Infektionskrankheiten verwenden, die nicht auf andere Antibiotika ansprechen.
Die Frage, die sich aus dieser Entdeckung ergab, war: Wie sind diese Superbugs in diese abgelegene arktische Region gelangt? Prof. Roberts und Kollegen gehen davon aus, dass es einige verschiedene Möglichkeiten gibt, wie sich antibiotikaresistente Stämme so weit verbreitet haben könnten.
“Sie stammen wahrscheinlich von Krankheitserregern, die mehrfach verschiedenen Arten von Antibiotika ausgesetzt waren – so erhalten wir diese akut antibiotikaresistenten Stämme, wo sie auch trotz der Anwendung von “Last-Resort”-Behandlungen bestehen bleiben”, erklärt Prof. Roberts.
“Einige der Standorte, an denen wir den New Delhi-Stamm des Gens gefunden haben, sind nicht sehr weit von der Hauptforschungsbasis entfernt, so dass es eine Möglichkeit gibt, dass menschlicher Abfall beteiligt war”, bemerkt sie.
Der Forscher erwähnt auch zwei weitere Wege, durch die die resistenten Stämme gewandert sein könnten.
Die erste ist durch “Kolonien von Brutvögeln”, die in Gebieten vorhanden waren, in denen die Wissenschaftler “die höchsten Konzentrationen dieser Gene” beobachteten. Die zweite ist durch die Bewegungen von Kleintieren, wie z.B. Füchsen, die die Käfer aus den Wasserlöchern aufnehmen können, die sie mit Vögeln teilen.
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Superbugs sind sowohl natürlich als auch transferiert
Dann standen die Wissenschaftler vor einem anderen Problem. Sie wollten herausfinden, welche der antibiotikaresistenten Gene nativ, d.h. natürlich in der Region vorkommend, und welche aus anderen Teilen der Welt in die Arktis “gereist” sein könnten.
“Da die Migration dieser Gene von so großer Bedeutung ist, stellt sich die nächste Frage: “Sind diese antibiotikaresistenten Gene nativ – oder wurden sie transferiert?”, sagt Prof. Roberts.
Die Forscher identifizierten einen Benchmark für native antibiotikaresistente Gene, um sie von denen zu trennen, die aus anderen Ländern in diese Region gelangt waren.
“Wir haben uns dabei mit der Nährstoffversorgung im Boden beschäftigt, der in diesen arktischen Böden sehr, sehr niedrig ist.
Wir konnten dann die antibiotikaresistenten Gene mit einer scheinbar neuen Phosphatquelle verknüpfen, die von außen eingebracht wurde – und die wahrscheinlichste Phosphatquelle sind Fäkalien, entweder im menschlichen Abwasser oder mehr als wahrscheinlich im Vogelkot”, erklärt die Forscherin.
Die Wissenschaftler glauben, dass einige der antibiotikaresistenten Gene über einen so genannten “lateralen Gentransfer” von einem Bakterium zum anderen gelangt sind, bei dem die schädlichen Bakterien, die Vögel und andere Vektoren mit sich führen, vom Stuhl ins Wasser gelangen.
Nach dem Tod geben die Bakterien ihr Erbgut an die Umwelt ab, so dass andere Bakterien die antibiotikaresistenten Gene aufnehmen können.
Das Forschungsteam warnt davor, dass die Entdeckung der Antibiotikaresistenz in der entlegenen Arktis bedeutet, dass das Superbug-Phänomen wirklich global geworden ist und eine sehr ernste und unmittelbare Bedrohung darstellen könnte.
“Wir fanden sowohl native als auch transferierte antibiotikaresistente Gene in der Arktis. Die Sorge ist, dass wir uns mit der Ausbreitung von Resistenzen in dieser Größenordnung einer postantibiotischen Ära nähern, in der keines unserer Antibiotika wirkt, weil die Krankheitserreger, die wir zu bekämpfen versuchen, durch Evolution oder laterale Übertragung resistente Gene aufgenommen haben.”
“Es ist wirklich wichtig für uns, dass wir anfangen, über das Management des Wassersystems und den Einsatz von Antibiotika in einer globalen Weise nachzudenken – und einen Teil der Ausbreitung zu reduzieren und zu kontrollieren, der im Moment eindeutig nicht kontrollierbar ist”, fordert Prof. Roberts.
