Blick in Kläranlagen: Was Abwasser über Antibiotika-Resistenzen verraten kann

Die Überwachung des Abwassers macht es möglich, Covid-19 aufzuspüren. Künftig könnte es dabei helfen, die "heimliche Pandemie" zu bekämpfen.

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Wasseruntersuchung in einer Kläranlage

Wasseruntersuchung in einer Kläranlage.

(Bild: Avatar_023 / Shutterstock)

Von
  • Jessica Hamzelou

Die Corona-Pandemie ist nicht die einzige Pandemie, die uns derzeit heimsucht. Schon seit einigen Jahren grassiert eine Pandemie, die in der Öffentlichkeit nur selten diskutiert wird, da ihre Schäden und Folgen nicht sofort ersichtlich sind wie im Fall von Covid-19. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sprechen deshalb von einer "heimlichen Pandemie": Der Verbreitung von Bakterien, die gegen Antibiotika resistent sind.

Die Antibiotikaresistenz, oder antimikrobielle Resistenz (AMR), ist ein großes Problem. Forschende schätzen, dass im Jahr 2019 fünf Millionen Menschen im Zusammenhang mit antibiotikaresistenten Bakterien starben. Die Situation dürfte sich in den kommenden Jahren noch verschlimmern. Denn die Suche nach neuen Antibiotika war bisher nicht sehr erfolgreich, weshalb sich Bakterien und deren Resistenzgene weiter verbreiten.

Um diese Verbreitung besser zu verstehen, können sich Expertinnen und Experten nun auf Erfahrungen aus der Corona-Pandemie berufen. Viele Länder haben in den vergangenen Jahren damit begonnen, das Abwasser auf SARS-CoV-2 hin zu untersuchen. Menschen, die mit Bakterien und Viren infiziert sind, schicken die Keime mit jeder Toilettenspülung in die Kanalisation. Diese Studien haben geholfen, abzuschätzen, wie viele Menschen in einem Gebiet an Covid-19 erkrankt sind und welche Varianten sich in den Gemeinden ausbreiten könnten. Der gleiche Ansatz könnte dabei helfen, die Auswirkungen der AMR zu verstehen – und bestenfalls zu begrenzen.

In Abwasserproben finden sich viele Informationen über die menschliche Gesundheit, etwa Hinweise auf den Drogenkonsum in einer Gemeinde oder Ausbrüche von Kinderlähmung. Bis vor kurzem waren die meisten dieser Abwasserstudien jedoch relativ eingeschränkte, akademische Projekte. Mit Covid-19 habe sich das geändert, sagt Amy Kirby, Umweltmikrobiologin der US-Gesundheitsbehörde CDC (Centers for Disease Control and Prevention).

"Die landesweite Abwasserüberwachung beruht auf einem System, dessen Aufbau sehr teuer ist", sagt Kirby. Die Entwicklung eines solchen Systems wurde lange Zeit als zu kostspielig abgetan. "Covid-19, eine echte globale Pandemie, die die Wirtschaft so stark beeinträchtigt hat, hat die Rechnung aber geändert und gezeigt, dass es sich lohnt, diese Anfangsinvestition zu tätigen."

Jetzt, da es unter anderem in den USA Abwasserüberwachungssysteme für SARS-CoV-2 gibt, könnte man sie auch für die Überwachung anderer Erreger einsetzen – einschließlich antibiotikaresistenter Erreger. Deren Verbreitung einzudämmen ist wichtig, denn Antibiotika sind aus der Medizin nicht mehr wegzudenken. Man nutzt sie nicht nur, um Infektionen zu behandeln, sondern manchmal auch, um ihnen vorzubeugen, etwa bei Menschen, die sich einer Operation unterziehen müssen oder aus anderen Gründen für Infektionen anfällig sind. Sind die Keime aber resistent, sind diese Menschen ihnen nahezu schutzlos ausgeliefert.

"Die Infektionen, die multiresistente Keime verursachen, dauern länger und können mehr Schaden anrichten. Zudem führen sie zu einem höheren Sterberisiko", sagt Anne Leonard von der Universität Exeter in Großbritannien. Und auch die Landwirtschaft setzt auf antimikrobielle Mittel zur Behandlung von Bakterien und Pilzen, die Pflanzen und Feldfrüchte befallen, die wir essen.

In den USA leitet Amy Kirby inzwischen ein landesweites Wasserüberwachungssystem, das im gesamten Land kontinuierlich nach AMR im Abwasser suchen soll. Das Team untersucht Proben aus Kläranlagen nach Bakteriengenen, von denen bekannt ist, dass sie Resistenzen gegen Antibiotika hervorrufen. Kirby und ihr Team hoffen, Hinweise auf Bakterien zu finden, die Infektionen verursachen könnten – auch wenn nicht jeder, der ihnen ausgesetzt ist, krank wird.

Bakterien sind in der Lage, untereinander Gene auszutauschen, selbst wenn sie zu einer anderen Art gehören. Dadurch könnten an sich harmlose Bakterien ihre Gene für Antibiotikaresistenz an gefährlichere Keime weitergeben, sodass auch diese gegen Antibiotika resistent werden. "Solange die Menschen eine Toilette benutzen, die an das Abwassersystem angeschlossen ist – und das sind 80 Prozent der Haushalte in den USA – können wir Informationen über [ihre] Infektionen erhalten, unabhängig davon, ob sie zum Arzt gehen oder nicht", sagt Kirby.

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Pläne für eine europaweite Überwachung gibt es ebenfalls. Im Oktober letzten Jahres schlug die Europäische Kommission vor, die Gesetze zur Behandlung von kommunalem Abwasser zu überarbeiten, um die Überwachung von AMR einzubeziehen. In der Überarbeitung heißt es: "Es ist notwendig, eine Überwachungspflicht für das Vorhandensein von AMR in kommunalen Abwässern einzuführen, um unser Verständnis weiter zu entwickeln und in Zukunft möglicherweise angemessene Maßnahmen ergreifen zu können".

Die Informationen aus dem Abwasser könnten Ärzten helfen zu entscheiden, welche Antibiotika sie verschreiben sollen. Gegenwärtig beruhen viele Verschreibungen auf Vermutungen darüber, welche Medikamente wahrscheinlich wirken werden. Um sicherzugehen, könnten Ärzte einen Abstrich von einer Person mit einer Infektion machen, die Probe an ein Labor schicken, das die Bakterien züchtet und herausfindet, welche Antibiotika am ehesten zur Behandlung geeignet sind. In der Praxis geschieht dies jedoch meist nicht, allein deshalb, weil die Analyse häufig einige Tage in Anspruch nimmt. Viele Patientinnen und Patienten aber benötigen sofort Antibiotika.

Viele Ärzte entschieden sich deshalb in der Vergangenheit dazu, ein sogenanntes Breitbandantibiotikum zu verschreiben – ein starkes Medikament, das viele verschiedene Arten von Bakterien abtöten kann. Inzwischen raten Expertinnen und Experten davon ab: Diese Medikamente sollten nur noch als letztes Mittel eingesetzt werden. Denn Bakterien, die so mutieren, dass sie gegen Breitbandantibiotika resistent werden, könnten zu unbehandelbaren Krankheiten führen.

Die Überwachung des Abwassers könnte künftig Aufschluss darüber geben, welche Bakterien sich in einer Gemeinde ausbreiten und gegen welche Antibiotika diese Bazillen anfällig sind. Und wenn Wissenschaftler eine Zunahme von Genen feststellen, die eine Resistenz gegen ein bestimmtes Antibiotikum verleihen, könnten sie den Ärzten in den Gemeinden raten, dieses Medikament nicht zu verschreiben, sagt Kirby.

(jle)