Ruß von Emissionen kann die Resistenz von Bakterien gegenüber Antibiotika stärken

Rußbelastung der Luft scheint die Ausbreitung und Antibiotikaresistenz von Staphylokokken und Streptokokken zu fördern

Nach einer Studie von Wissenschaftlern der University of Leicester, die in der Zeitschrift Environmental Microbiology erschienen ist, könnte die Luftverschmutzung noch ein weiteres, wenn auch indirektes Risiko für die Gesundheit der Menschen mit sich bringen. Es scheint nämlich so zu sein, dass Bakterien auf Rußpartikel in der Luft auf vielfältige und massive Weise strukturell, kompositionell und funktionell reagieren und dabei gegenüber Antibiotika resistent werden.

Untersucht wurden Staphylococcus aureus und Streptococcus pneumoniae, die neben anderen Infektionen schwere Atemwegserkrankungen wie Lungenenttzündungen verursachen können. Bei Staphylococcus aureus haben sich häufig schon Multiresistenzen gegenüber vielen Antibiotika ausgebildet, hier spricht man von MRSA (Multi-resistente Staphylococcus aureus). Die Multiresistenz wird auf häufige und fehlerhafte Antiobitika-Behandlungen zurückgeführt.

Eines der ersten Bilder des ESA-Satelliten Copernicus Sentinel-5P. Es zeigt die Verteilung der Stickstoffdioxid-Belastungen in Deutschland. Mit Sentinel-5P lässt sich die Luftverschmutzung mit größerer Präzision als bislang möglich darstellen. Bild: ESA

Biofilme der Bakterien werden durch schwarze Rußpartikel erheblich dicker und komplexer. Ruß scheint die Entstehung und Kolonisierung der Bakterien zu verstärken. Das könnte eine Folge der erhöhten Empfindlichkeit für proteolytische Spaltungen durch die Proteinase K sein, die bei einigen Stämmen niedriger und bei anderen höher wurden. Schwarzer Ruß wirkt sich demnach auf die Proteinzusammensetzung des Biofilms aus.

Nach der Studie erhöht schwarzer Ruß, der durch Verbrennung fossiler Energien entsteht, die Resistenz von Staphylococcus aureus gegen Antibiotika im Atemwegsystem und bei Streptococcus pneumoniae gegenüber Penicillin, das nach einer Infektion normalerweise erst einmal eingesetzt wird. Die Veränderungen der Proteinstruktur könnte eine Ursache sein, so die Wissenschaftler, warum sich Penicillin nicht mehr so gut andocken kann.

Überdies scheint hohe Aussetzung an Rußpartikel Streptococcus pneumoniae anzuregen, sich von der Nase in das untere Atemwegsystem, also bis in die Lunge, auszubreiten und dort heranzuwachsen. Das war das Ergebnis eines Versuchs mit Mäusen. Diese erkrankten allerdings nicht, was mit der bereits in anderen Studien beobachteten Veränderung des Immunsystems durch schwarzen Ruß zusammenhängen könnte, das keine Abwehr mehr erzeugen kann, aber auch damit, dass vor allem junge und alte Mäuse für eine Infektion empfindlich sein könnten oder zusätzlich eine weitere Aussetzung an Stress erforderlich wäre. Jedenfalls gehen die Wissenschaftler davon aus, dass der Einfluss von schwarzem Ruß auf die Kolonisierung der Bakterien erklären könnte, warum Aussetzung an schwarzem Ruß mit einem höheren Risiko für bakterielle Lungenentzündungen und chronischen Infektionserkrankungen wie Asthma oder COPD einhergeht.

Das Ergebnis ist beunruhigend, zumal wenn es auch für andere Bakterien zutreffen sollte. Und es weist darauf hin, dass Umweltverschmutzung medizinische Behandlungen von ernsten Krankheiten erschweren oder verunmöglichen kann. Die Wissenschaftler fordern daher, vor allem in dem Städten mehr zur Senkung und Verhinderung der Luftverschmutzung zu tun: "Das Leben in Megacities mit extremen Werten der Luftverschmutzung ist ein großes Risiko für die menschliche Gesundheit in vielen Teilen der Erde. Unsere Forschung versucht, internationale Wissenschaftlergruppen von Biologen, Chemikern, Klinikern, Sozialwissenschaftlern und Stadtplanern anzuleiten und mit ihnen zusammenzuarbeiten", sagen Julian Ketley, Professor für Bakteriengenetik, und Peter Andrew, Professor für mikrobielle Pathogene der Universität in einem gemeinsamen Statement: "Zusammen untersuchen wir, wie die zunehmende Urbanisierung Infektionskrankheiten fördern."

(Florian Rötzer)

Anzeige