Die Mikrobengemeinschaft, die in und auf unserem Körper lebt, könnte laut neuen Forschungsergebnissen des Earlham Institute und des Quadram Institute in Norwich als Reservoir für Antibiotikaresistenzen fungieren. Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Naturkommunikation.
Der Einsatz von Antibiotika führt zu „Kollateralschäden“ am Mikrobiom und erhöht die Zahl der Resistenzgene, die zwischen den Stämmen im Mikrobiom hin und her weitergegeben werden. Die Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass sich diese Gene so leicht in einer Bevölkerung verbreiten, dass die Anzahl der Resistenzgene in Ihrem Darm unabhängig von Ihrer eigenen Gesundheit und Ihren Gewohnheiten stark von nationalen Trends beim Antibiotikaverbrauch beeinflusst wird.
Der Anstieg der antimikrobiellen Resistenz (AMR) bei menschlichen Krankheitserregern wird weithin als eine der ernsthaftesten Bedrohungen für die globale Gesundheit in den kommenden Jahrzehnten angesehen. Es wird bereits angenommen, dass AMR jedes Jahr zu Zehntausenden von Todesfällen in Europa beiträgt.
Die Verfolgung des Auftretens und der Ausbreitung von Genen, die diesen Krankheitserregern helfen, Antibiotika abzuwehren, war im Allgemeinen auf Proben beschränkt, die von infizierten Personen entnommen wurden. Die Mehrzahl der im menschlichen Körper lebenden Mikroben ist jedoch nicht pathogen.
Das menschliche Mikrobiom ist eine komplexe und dynamische Gemeinschaft von Millionen von Mikrobenarten, die hauptsächlich im Darm leben und mit uns koexistieren. Mikrobiome spielen eine wichtige Rolle bei Gesundheit und Krankheit, wobei das Darmmikrobiom dafür bekannt ist, bei der Verdauung von Nahrung und der Entwicklung unseres Immunsystems zu helfen.
Professor Chris Quince, Autor der Forschung am Earlham Institute und Quadram Institute, sagte: „Selbst eine gesunde Person, die in letzter Zeit keine Antibiotika eingenommen hat, wird ständig von Mikroben von Menschen oder sogar Haustieren bombardiert, mit denen sie interagieren, was dazu führt, dass Resistenzgene entstehen eingebettet in ihre eigene Mikrobiota. Wenn sie in einer Bevölkerung mit einer hohen Belastung durch den Antibiotikakonsum existieren, führt dies zu mehr Resistenzgenen in ihrem Mikrobiom.“
Um die Auswirkungen antimikrobieller Mittel auf das Darmmikrobiom besser zu verstehen, analysierten Forscher des Earlham Institute und des Quadram Institute in Norwich zusammen mit Mitarbeitern in der Republik Korea über 3.000 Proben des Darmmikrobioms, die von gesunden Personen in 14 Ländern gesammelt wurden.
Anschließend verglichen sie die in Proben identifizierten Resistenzgene mit denen, die in großen Genomsammlungen gefunden wurden, um die Bewegung von AMR-Genen zwischen Mikroben- und Krankheitserregerarten zu verstehen.
„Wir haben uns bewusst auf Proben von gesunden Menschen konzentriert, oder zumindest von denen, von denen wir sicher sein konnten, dass sie keine Antibiotika einnahmen“, erklärte Professor Quince. „Wir mussten das Genprofil im Darmmikrobiom ohne den Einfluss von Antibiotika sehen.“
Sie katalogisierten und zeichneten sorgfältig die Anzahl der in den Proben gefundenen antimikrobiellen Resistenzgene auf, indem sie Daten mit der Comprehensive Antibiotic Resistance Database, einer öffentlichen Gesundheitsressource, in der Resistenzgene dokumentiert sind, verglichen.
Das Team identifizierte einen Median von 16 AMR-Genen pro analysierter Stuhlprobe. Sie fanden auch heraus, dass die mittlere Anzahl von Genen in den 14 Ländern, für die sie Daten hatten, variierte. Beispielsweise sahen sie eine fünffache Variation der mittleren Widerstandswerte zwischen dem niedrigsten in den Niederlanden und dem höchsten in Spanien.
Unter Verwendung von Daten der Weltgesundheitsorganisation und von ResistanceMap konnte das Team eine starke Korrelation zwischen der Häufigkeit von Resistenzgenen in einem Land und dem nationalen Antibiotikaverbrauch nachweisen.
„Wir haben festgestellt, dass in Ländern, in denen Antibiotika regelmäßiger eingenommen werden, ihre Bevölkerung auch eine höhere Anzahl von Resistenzgenen in ihrem Darmmikrobiom aufweist“, sagte Professor Quince.
Der Grund, warum diese Kollateralschäden ein so großes Problem darstellen, liegt darin, dass Mikroben ständig Gene miteinander teilen. Dieser als horizontaler Gentransfer bekannte Prozess hilft AMR-Genen, sich zwischen Arten hin und her zu verbreiten.
„Unser Körper importiert und exportiert ständig Mikroben und Krankheitserregerstämme“, erklärte Professor Quince. „Diese Stämme geben selbst Gene hin und her, was bedeutet, dass die Herausforderung von AMR sowohl auf Mikro- als auch auf Makroebene angegangen werden muss. Angesichts unserer komplexen Beziehung zu Mikroben müssen wir mehr Forschung betreiben, um zu verstehen, wie wir die Vorteile maximieren und Risiken minimieren, wenn es darum geht, Behandlungsentscheidungen zu treffen und neue Medikamente zu entwickeln.“
Professor Falk Hildebrand, Forschungsautor am Quadram Institute und am Earlham Institute, sagte: „Wir wissen seit einigen Jahren, dass sich antimikrobielle Resistenzgene unglaublich schnell zwischen Darmbakterien ausbreiten können. Diese Studie ist so wichtig, weil sie zum ersten Mal Quantifizieren Sie die Auswirkungen, die der nationale Einsatz von Antibiotika auf unsere kommensalen Bakterien hat, und geben Sie uns Einblicke in die gängigen Arten von Resistenzen, mit deren Entwicklung wir rechnen können.
Die Forscher planen, weitere Forschungen durchzuführen – und andere dazu zu ermutigen – um die Beziehung in mehr Ländern zu untersuchen und Strategien für die öffentliche Gesundheit zu informieren.
Die untersuchten Proben kamen aus Österreich, Kanada, China, Deutschland, Dänemark, Spanien, Frankreich, Israel, Italien, Kasachstan, Madagaskar, den Niederlanden, Schweden und den USA.
Mehr Informationen:
Kihyun Lee et al., Auswirkungen der Verwendung von Antibiotika auf Bevölkerungsebene auf das menschliche Darmmikrobiom, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-36633-7