Luftaufnahme der Mur in Graz
Die Mur von ihrer idyllischsten Seite. Im Wasser tummeln sich allerdings allerhand Bakterien.
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Die Wasserqualität österreichischer Gewässer wird regelmäßig durchwegs als exzellent eingestuft. Dennoch sind Bakterien, auch solche, die bereits Resistenzen gegen Antibiotika entwickelt haben, praktisch überall anzutreffen: in Flüssen, Seen, Ozeanen und sogar im Grundwasser. Das allgegenwärtige, als Durchfallauslöser bekannte Escherichia-coli-Bakterium ist bei der Untersuchung sowohl der Wasserqualität als auch der fäkalen Verschmutzung das Paradepathogen der Wahl.

Die Bakterienpopulationen finden sich allerdings nicht nur an der Wasseroberfläche, sondern auch in Form von Biofilmen auf Sedimenten und Steinen. Darüber, wie sich Antibiotikaresistenzen im Lebensraum Wasser ausbreiten und stabilisieren und welche Rolle Biofilme dabei spielen, ist noch wenig bekannt. Um mehr darüber herauszufinden, haben Grazer Wissenschafterinnen und Wissenschafter umfassende Daten aus der Mur bei Graz und der Drau rund um Villach erhoben.

21 Antibiotika getestet

Sie zogen an je zwei Orten, und zwar flussaufwärts und flussabwärts der beiden Städte, die auch eine Kläranlage haben, Wasser- und Sedimentproben und isolierten daraus Escherichia-coli-Bakterien. Die E.-coli-Bakterien wurden im Labor mit 21 verschiedenen Wirksubstanzen aus sieben verschiedenen Antibiotikaklassen zusammengebracht, um deren Empfindlichkeit zu testen. "E.-coli-Keime von jeder Entnahmestelle zeigten Resistenzen gegenüber zumindest einem der getesteten Antibiotika", berichten die Forschenden rund um Aline Skof vom Institut für molekulare Biowissenschaften der Universität Graz und Michael Koller von der Med-Uni Graz im Fachjournal "Pathogens".

Im Durchschnitt wiesen die Isolate aus Mur und Drau zu 25,85 Prozent beziehungsweise zu 23,66 Prozent eine Resistenz auf. Am häufigsten waren Resistenzen gegen Ampicillin, Amoxicillin-Clavulansäure, Tetrazyklin und Nalidixinsäure, wie die Fachleute feststellten. Letzteres war das erste Antibiotikum aus der Reihe der sogenannten Gyrasehemmer. Wegen der raschen Resistenzentwicklung ist die Nalidixinsäure in Europa in der Humanmedizin allerdings seit langem nicht mehr auf dem Markt.

Anteil multi- und antibiotikaresistenter Bakterien in Drau und Mur.
Anteil multi- und antibiotikaresistenter Bakterien in Drau und Mur.
Skof, Koller et al

Überraschenderweise hätten sich die Werte im offenen Gewässern und in den Biofilmproben im Sediment kaum voneinander unterschieden, schildert die Forschungsgruppe. Außerdem war der Unterschied in den Resistenzwerten zwischen den stromaufwärts und den stromabwärts entnommenen Proben sowohl in der Drau als auch in der Mur minimal, was so nicht erwartet wurde. Die Kläranlagen und die Größe der beiden Städte Graz (340.000 Einwohner) und Villach (60.000 Einwohner) schienen offenbar keine Rolle zu spielen. All das könnte darauf hindeuten, dass die Flusspopulation bereits eine allgemeine Resistenz aufweist, schreiben die Studienautorinnen und -autoren.

Multiresistente Keime

Unangenehm erscheint zunächst, dass Resistenzen gegen die Kombination von Amoxicillin mit Clavulansäure festgestellt wurden. Das ist ein extrem häufig verwendetes Antibiotikum, das ehemals speziell entwickelt wurde, um Resistenzen gegen die klassischen Penicilline als Monopräparate zu überwinden. Knapp sieben Prozent der E.-coli-Keime aus dem Wasser der Mur waren jedoch gegen drei oder mehr Antibiotikaklassen resistent, im Sediment waren es rund neun Prozent. In der Drau waren 5,6 Prozent der Keime im Wasser und 7,5 Prozent im Sediment multiresistent.

13 der Isolate wiesen Gene für ESBL-Enzyme auf, welche Bakterien gegen eine ganze Reihe von Beta-Laktam-Antibiotika (Penicilline, Cephalosporine) unempfindlich machen können. In einem dieser Fälle war sogar das Gen für ein Enzym (KPC-2-Carbapenemase) vorhanden, das eine Resistenz gegen die in manchen Fällen oft letzten noch wirksamen Antibiotika (Carbapeneme) vermittelt. Ein untersuchter E.-coli-Stamm zeigte Resistenz gegen das Reserveantibiotikum Amikacin, das zum Beispiel auch bei multiresistenter Tuberkulose verwendet wird.

Illustration von Bakterien
Zellen von E.-coli-Bakterien: Die anpassungsfähigen Keime können zahlreiche Resistenzen entwickeln.
imago images/paulista

Dauerhaft etabliert

Das Vorhandensein eines KPC-2 produzierenden Isolats zeige, dass selbst Resistenzen gegen Reserveantibiotika und multiresistente Isolate zumindest vorübergehend in der Umwelt bestehen bleiben können. Offenbar könnten sich solche Stämme dauerhaft in Oberflächengewässern etablieren und ein ständiges Risiko darstellen, selbst wenn Maßnahmen zur Verhinderung der weiteren Einschleppung solcher Stämme ergriffen werden. Die Möglichkeit einer Besiedlung oder sogar Infektion mit solchen schwer zu behandelnden Stämmen durch die Verwendung von verunreinigtem Wasser sei daher ein Problem, das dringend beobachtet und weiter erforscht werden müsse, betonen die Fachleute.

Jährlich sterben allein in Europa jedes Jahr etwa 25.000 Menschen an den Folgen einer Infektion mit multiresistenten Keimen. Hauptquelle für Antibiotikaresistenzen sind Abwässer aus Krankenhäusern, Industrie, Landwirtschaft und privaten Haushalten. Die derzeitigen Abwasseraufbereitungstechnologien in den Kläranlagen sind oft nicht imstande, Antibiotika und resistente Keime ausreichend zu entfernen. (kri, APA, 26.2.2024)