Zum ersten Mal haben Forscher die Auswirkungen des Antibiotikaeinsatzes auf die Zunahme behandlungsresistenter Bakterien in den letzten 20 Jahren in Großbritannien und Norwegen analysiert. Sie zeigen, dass der Anstieg des Drogenkonsums zwar die Verbreitung von Superbakterien verstärkt hat, dies jedoch nicht der einzige Treiber ist.
Forscher des Wellcome Sanger Institute, der Universität Oslo, der Universität Cambridge und Mitarbeiter führten einen hochauflösenden genetischen Vergleich von Bakterien durch. Sie verglichen über 700 neue Blutproben mit fast 5.000 zuvor sequenzierten Bakterienproben, um Fragen zu beantworten, welche Faktoren die Ausbreitung antibiotikaresistenter Escherichia coli (E. coli) beeinflussen.
Die Studie, veröffentlicht in Die Lancet-Mikrobe, zeigt, dass ein verstärkter Einsatz von Antibiotika in einigen Fällen tatsächlich zu einem Anstieg behandlungsresistenter Bakterien führt. Forscher haben jedoch bestätigt, dass dies je nach Art des verwendeten Breitbandantibiotikums unterschiedlich ist. Sie fanden auch heraus, dass der Erfolg von Antibiotikaresistenzgenen von der genetischen Ausstattung der Bakterien abhängt, die sie tragen.
Das Erkennen aller Hauptfaktoren für Antibiotikaresistenzen kann dazu beitragen, ein tieferes Wissen darüber zu erlangen, wie sich diese Bakterien verbreiten und was sie behindert. Dies könnte dann eine bessere Grundlage für Interventionen im Bereich der öffentlichen Gesundheit bieten, die eine vollständige Sicht auf die Umwelt nutzen, um die Ausbreitung behandlungsresistenter Infektionen zu stoppen.
Das Bakterium E. coli ist weltweit eine häufige Ursache für Blutkreislaufinfektionen. Der für diese Infektionen verantwortliche E. coli-Typ kommt häufig im Darm vor und verursacht dort keinen Schaden. Gelangt es jedoch aufgrund eines geschwächten Immunsystems in die Blutbahn, kann es zu schweren und lebensbedrohlichen Infektionen kommen.
Als zusätzliche Herausforderung für Gesundheitsdienstleister ist die Antibiotikaresistenz, insbesondere die Multiresistenz (MDR), zu einem häufigen Merkmal solcher Infektionen geworden. Im Vereinigten Königreich sind über 40 % der E. coli-Blutkreislaufinfektionen resistent gegen ein wichtiges Antibiotikum, das bei der Behandlung schwerer Infektionen im Krankenhaus eingesetzt wird.
Die Antibiotikaresistenzraten bei E. coli variieren weltweit. Beispielsweise lag die Resistenzrate gegen ein anderes Antibiotikum, das üblicherweise zur Behandlung von durch E. coli verursachten Harnwegsinfektionen eingesetzt wird, je nach Land zwischen 8,4 % und 92,9 %.
Antibiotikaresistenzen sind seit Jahrzehnten ein Forschungsthema, und die Überwachungsdaten früherer Studien haben durchweg einen Zusammenhang zwischen dem Einsatz von Antibiotika und einer erhöhten Häufigkeit von MDR bei Bakterien weltweit, auch im Vereinigten Königreich, gezeigt.
Frühere Studien deuten auf eine stabile Koexistenz resistenter und nicht resistenter E. coli-Stämme hin, und in einigen Fällen sind die nicht resistenten Bakterien erfolgreicher. Aufgrund des Mangels an unvoreingenommenen groß angelegten Längsschnittdatensätzen war es jedoch bisher nicht möglich, die Rolle der genetischen Treiber hierfür einzuschätzen.
Diese neue Studie des Wellcome Sanger Institute, der Universität Oslo und von Mitarbeitern ist das erste Mal, dass es möglich ist, den Erfolg der verschiedenen E. coli-Stämme zwischen zwei Ländern – Norwegen und Großbritannien – direkt zu vergleichen und zu erklären Unterschiede basierend auf dem landesweiten Einsatz von Antibiotika.
Durch die Analyse von Daten, die sich über fast 20 Jahre erstreckten, stellten sie fest, dass der Einsatz von Antibiotika je nach Art des Antibiotikums in einigen Fällen mit einer erhöhten Resistenz verbunden war. Eine Klasse von Antibiotika, Nicht-Penicillin-Beta-Lactame, wurde im Vereinigten Königreich im Durchschnitt drei- bis fünfmal häufiger pro Person verwendet als in Norwegen. Dies hat zu einer höheren Inzidenz von Infektionen durch einen bestimmten multiresistenten E. coli-Stamm geführt.
Allerdings setzt das Vereinigte Königreich auch das Antibiotikum Trimethoprim häufiger ein. Beim Vergleich der in beiden Ländern häufig vorkommenden E. coli-Stämme ergab die Analyse jedoch keine höheren Resistenzniveaus im Vereinigten Königreich.
Die Studie ergab, dass das Überleben der MDR-Bakterien davon abhängt, welche E. coli-Stämme in der Umgebung vorkommen. Aufgrund dieses und anderer selektiver Zwänge in einem Gebiet kamen die Forscher zu dem Schluss, dass man nicht davon ausgehen kann, dass der weitverbreitete Einsatz einer Art von Antibiotika die gleiche Wirkung auf die Ausbreitung antibiotikaresistenter Bakterien in verschiedenen Ländern haben wird.
Die Wissenschaftler betonen, dass ihre Ergebnisse nachhaltige Forschungsanstrengungen rechtfertigen, um herauszufinden, was sonst noch die Ausbreitung von E. coli und anderen klinisch wichtigen Bakterien in verschiedenen ökologischen Umgebungen antreibt. Weitere Forschung ist erforderlich, um die kombinierte Wirkung von Antibiotika, Reisen, Nahrungsmittelproduktionssystemen und anderen Faktoren, die das Ausmaß der Arzneimittelresistenz in einem Land beeinflussen, vollständig zu verstehen.
Wenn wir mehr über die Stämme wissen, die antibiotikaresistente E. coli verdrängen können, können wir neue Wege finden, um die Ausbreitung zu stoppen. Zum Beispiel Versuche, die Menge nicht resistenter, ungefährlicher Bakterien in einem Gebiet zu erhöhen.
Dr. Anna Pöntinen, Co-Erstautorin von der Universität Oslo, Norwegen und Gastwissenschaftlerin am Wellcome Sanger Institute, sagte: „Unsere groß angelegte Studie ermöglichte es uns, mit der Beantwortung einiger seit langem bestehender Fragen darüber zu beginnen, was ursächlich antreibt.“ multiresistente Bakterien in einer Population. Diese Forschung war nur möglich aufgrund der landesweiten systematischen Überwachung bakterieller Krankheitserreger im Vereinigten Königreich und in Norwegen. Ohne solche Systeme wären die Erkenntnisse der Wissenschaftler erheblich eingeschränkter die Kraft der Genomik.“
Professor Julian Parkhill, Co-Autor von der University of Cambridge, fügte hinzu: „Unsere Studie legt nahe, dass Antibiotika modulierende Faktoren für den Erfolg antibiotikaresistenter E. coli sind und nicht die einzige Ursache. Unsere Forschung hat die Auswirkungen mehrerer unterschiedlicher weitreichender Faktoren verfolgt.“ -Spektrum-Antibiotika und zeigt, dass der Einfluss dieser je nach Land und Gebiet unterschiedlich ist. Insgesamt zeigt unsere umfassende genetische Analyse, dass es nicht immer möglich ist, vorherzusagen, wie sich der Einsatz von Antibiotika auf ein Gebiet auswirken wird, ohne die genetische Ausstattung der Bakterienstämme in diesem Gebiet zu kennen diese Umgebung.“
Professor Jukka Corander, leitender Autor vom Wellcome Sanger Institute und der Universität Oslo, Norwegen, bemerkte: „Behandlungsresistente E. coli sind ein großes globales Problem für die öffentliche Gesundheit. Es ist jedoch seit langem anerkannt, dass der übermäßige Einsatz von Antibiotika eine Rolle spielt.“ Angesichts des Anstiegs und der Verbreitung von Superkeimen zeigt unsere Studie, dass der Grad der Arzneimittelresistenz bei weit verbreiteten E. coli-Stämmen erheblich variieren kann.
„Der Einsatz von Antibiotika wird ein selektiver Druck sein, und unsere Studie zeigt, dass dies nicht der einzige Faktor ist, der den Erfolg dieser Bakterien beeinflusst. Wenn wir das wollen, ist es von entscheidender Bedeutung, die Genomik weiterhin zu nutzen, um ein detailliertes Verständnis der zugrunde liegenden Treiber des bakteriellen Erfolgs zu erlangen.“ Kontrollieren Sie die Ausbreitung von Superbakterien.
Mehr Informationen:
Modulation des multiresistenten Klonerfolgs in Escherichia coli-Populationen: eine longitudinale Kohortenstudie über Genomik und Antibiotika-Einsatz in mehreren Ländern, Die Lancet-Mikrobe (2024). DOI: 10.1016/S2666-5247(23)00292-6