10. – 13. Schuljahr

Martina Kapitza/Leif Tüffers/Hinrich Schulenburg/Kerstin Kremer

Wie gelangen antibiotikaresistente Keime in einen Badesee?

Folgen der Antibiotikaresistenz verstehen

Die WHO (2014) hat die Antibiotikaresistenz von bakteriellen Krankheitserregern zur Herausforderung für die Medizin der Zukunft erklärt. Doch was hat diese Herausforderung mit Welternährung zu tun? Und wie gelangen antibiotikaresistente Keime in einen Badesee? Ein Rollenspiel bietet Raum für Antworten.

In der „Goldenen Ära der Antibiotika haben diese Medikamente Millionen von Leben gerettet (Carlet u.a. 2012). Wegen zunehmender Antibiotikaresistenzen besteht jedoch die Gefahr, dass sich diese Ära dem Ende zuneigt und bakterielle Infektionen, wie z.B. die Lungenentzündung, nicht mehr erfolgreich behandelt werden können (Carlet u.a. 2011). Die oft inadäquate Nutzung von Antibiotika hat dazu geführt, dass mittlerweile zahlreiche Krankheitskeime gegen fast alle vorhandenen Antibiotika resistent geworden sind (Andersson/Hughes 2014; Carlet u.a. 2012). Des Weiteren stagniert die Entwicklung neuer Antibiotika (Hughes 2011), sodass in den letzten Jahren nur eine Handvoll neuer Medikamente auf den Markt gekommen ist (CDC 2013).
Was hat Antibiotikaresistenz mit Ernährung zu tun?
Antibiotika finden in der Tierhaltung Anwendung zur Therapie, Kontrolle und Prävention von Infektionskrankheiten (NCCLS 2002). Unter manchen Zuchtbedingungen, insbesondere Fischzucht in Aquakultur, versterben ohne kontinuierliche Antibiotikagabe große Teile der Population, da sich Infektionen wegen der hohen Dichte der Tiere schnell ausbreiten (Defoirdt/Sorgeloos/Bossier 2011). Eine weitere, besonders umstrittene, Praxis ist die Zumischung von Antibiotika zur Wachstumsförderung von Nutztieren.
Obwohl dieses Vorgehen in einigen Ländern inzwischen verboten ist oder eingeschränkt wurde, werden weiterhin große Mengen Antibiotika in Abwesenheit von Infektionen zur Ertragssteigerung eingesetzt. Viele der Antibiotika, die in der industriellen Tierhaltung genutzt werden, werden auch in der Humanmedizin verwendet, zumindest in ähnlicher Form, wodurch das Risiko des Auftretens und der Verbreitung resistenter Bakterien begünstigt wird (WHO 2014).
So konnten erst vor kurzem in China in Schweine- und Geflügelfleisch E.coli-Stämme identifiziert werden, welche gegen das Antibiotikum Colistin resistent waren (Paterson/Harris 2016). Dieselben Resistenzmechanismen wurden auch bei pathogenen E.coli-Bakterien von chinesischen Patienten im Krankenhaus identifiziert. Dies deutet auf einen Zusammenhang zwischen der Nutzung von Colistin in der Tierhaltung und der Colistinresistenz menschlicher Krankheitskeime hin.
Wasser ein optimales Medium zur Verbreitung von Resistenzen
Ein großer Teil der Antibiotika, die weltweit genutzt werden, gelangt in einer aktiven Form in unsere Umwelt (z.B. durch Ausscheidung). Heutige Kläranlagen können diese nicht aus dem Abwasser filtern (u.a. Homem/Santos 2011), sodass sie direkt in aquatische Ökosysteme geleitet werden. Außerdem kann ein Eintrag durch Felder hinzukommen, die mit Klärschlamm oder Stalldung aus der Tierhaltung gedüngt werden, wo zuvor Antibiotika verwendet wurden (Abb. 1 ).
Antibiotika, die so in die Umgebung gelangen, erreichen zwar nicht die gleichen Konzentrationen wie bei der therapeutischen Anwendung, üben aber wegen ihrer kontinuierlichen Anwesenheit ebenfalls einen Selektionsdruck auf die Bakterien in Böden und Gewässern aus. Auch die normale Bakterienflora von Tieren und Menschen wird diesem Druck ausgesetzt. Dadurch werden Antibiotikaresistenzgene selektiert und können sich innerhalb der Bakterienpopulation verbreiten (Andersson/Hughes 2014).
Wasser stellt dabei zum einen ein geeignetes Medium für bakterielles Leben dar (Taylor/Verner-Jeffreys/Baker-Austin 2011), zum anderen können hier Bakterien unterschiedlicher Herkunft Gene austauschen (Mensch, Tier, Umwelt) (Baquero/Martínez/Cantón 2008) (Abb. 1). Der...

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