Forschung: Wie sich Antibiotikaresistenzen entwickeln und wie gefährlich Krankenhauskeime sind

Wie entsteht eine Antibiotikaresistenz?

Die Art und Weise, wie Bakterien leben – als einzelne Zellen oder in einem Biofilm – bestimmt, wie sie Antibiotikaresistenzen entwickeln, was zu individuelleren Ansätzen für die antimikrobielle Therapie und die Infektionskontrolle führen könnte.

• Forscherinnen und Forscher der University of Pittsburgh School of Medicine haben Bakterien wiederholt einem Antibiotikum ausgesetzt, um eine schnelle Resistenzentwicklung zu induzieren.

Wie erwartet, entwickelten die Bakterien eine Resistenz gegen das Medikament, aber überraschenderweise beeinflusste auch ihr Verhalten die spezifische Anpassungsfähigkeit. Dies ergab eine Studie, die in der Fachzeitschrift eLife veröffentlicht wurde.

Als der Biofilm im Experiment eine Resistenz gegen das Antibiotikum entwickelte, wurde er gegen Cephalosporine unempfindlich. Die frei schwebenden Bakterien entwickelten nicht die gleiche Schwachstelle in ihrem Schutzwall, obwohl sie 128-mal resistenter gegen das Antibiotikum wurden als die Bakterien, die im Biofilm gewachsen waren.

Antibiotikaresistenzen wirksamer bekämpfen

Die Ergebnisse zeigen, dass das Wachstum von Biofilmen die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen beeinflusst.

Die Forscher gehen davon aus, dass dieses Ergebnis Schwachstellen aufzeigen könnte, die sich bei der Behandlung von arzneimittelresistenten Infektionen als nützlich erweisen könnten.

Antibiotikaresistenz ist eines der größten Probleme in der Medizin. Es müssen neue Behandlungsmethoden entwickelt werden, und ein Ansatz besteht darin, sich die so genannte „Kollaterale Empfindlichkeit“ zunutze zu machen.

Bei der Entwicklung von Resistenzen gegen ein Medikament kann es laut Dr. Alfonso Santos-Lopez von der Abteilung für Mikrobiologie und Molekulargenetik der Universität Pittsburgh zu einer Empfindlichkeit gegenüber einer anderen Gruppe von Antibiotika kommen, die die Bakterien wirksam abtöten können.

Die Kenntnis dieser evolutionären Push-and-Pull-Beziehungen könnte das Rätselraten bei der Verschreibung von Antibiotika erleichtern, so Santos-Lopez. Eine klinisch relevantere Lebensform sind Biofilme. Sie gelten als die primäre Wachstumsform für Bakterien, die im Körper leben.

• Die meisten Infektionen werden durch Biofilme auf Oberflächen verursacht.

Wie gefährlich sind Krankenhauskeime?

Krankenhausinfektionen sind in ganz Europa ein ernst zu nehmendes Problem. Nach Angaben des European Centre for Disease Prevention (ECDC) infizieren sich in Deutschland jährlich etwa 400.000 bis 600.000 Patienten mit Krankenhauskeimen, 15.000 Menschen sterben an den zum Teil vermeidbaren oder beeinflussbaren Folgen.

• Die häufigsten Folgen einer Infektion mit Krankenhauskeimen sind Atemwegserkrankungen, Wundinfektionen, Harnwegsinfektionen oder eine Blutvergiftung (Sepsis).

Antibiotikaresistente Bakterien verseuchen ganze Intensivstationen

Bei der Aufnahme von Patientinnen und Patienten auf die Intensivstation in Hangzhou wurden multiresistente Erreger (Bakterium Acinetobacter baumannii, CRAB) eingeschleppt, wodurch ein großes Bakterienreservoir entstand, das Betten und Geräte verunreinigte (kontaminierte).

• In der Studie erkrankten 14 von 35 CRAB-positiven Patienten während ihres Aufenthalts auf der Intensivstation an Carbapenem-resistenten Acinetobacter baumannii (CRAB).
• Das antibiotikaresistente Bakterium Acinetobacter baumannii (CRAb) ist ein weltweit verbreiteter Krankheitserreger und eine häufige Ursache für Krankenhausinfektionen.

Wo das Infektionsrisiko durch Krankenhauskeime am höchsten ist

Proben des arzneimittelresistenten Bakteriums wurden am häufigsten in der Umgebung der Bettenstation gefunden, wobei Beatmungsgeräte und Medikamentenwagen am häufigsten mit dem Carbapenem-resistenten Bakterium Acinetobacter baumannii (CRAb) kontaminiert (verunreinigt) waren.

• Die Ergebnisse der Studie wurden in der medizinischen Fachzeitschrift The Lancet Regional Health-Western Pacific veröffentlicht.

Nach Angaben von Professor Alan McNally von der Universität Birmingham stellen multiresistente Krankenhauskeime wie das carbapenem-resistente Bakterium Acinetobacter baumannii ein ernsthaftes Risiko für Krankenhauspatienten dar und kann schwere Erkrankungen wie Lungenentzündung, Harnwegsinfektionen, Bakteriämie, Meningitis und Weichteilinfektionen verursachen, die aufgrund der Multiresistenz des Bakteriums sehr schwer zu behandeln sind.

Die große Anzahl multiresistenter Erreger, die auf dieser Intensivstation gefunden wurden, unterstreicht den Wissenschaftlern zufolge die dringende Notwendigkeit gezielter Maßnahmen zur Infektionsprävention und -kontrolle in Einrichtungen des Gesundheitswesens, in denen eine solche Ansammlung von Bakterien (Krankenhauskeimen) wahrscheinlich ist, um die weltweite Ausbreitung dieses Erregers einzudämmen.

• Die Studie unterstreicht die wichtige Rolle der Umwelt bei der Hartnäckigkeit (Persistenz) von multiresistenten Krankenhauskeimen und der möglichen Ansteckung (Krankenhausinfektion) von Patientinnen und Patienten.

Infektionsschutzmaßnahmen gegen Krankenhauskeime

Die Wissenschaftler empfehlen folgende Maßnahmen zur Infektionsprävention und -kontrolle, um die Anhäufung von resistenten Bakterien zu bekämpfen:

• Verbesserung der Händewaschprotokolle für das Personal,
• Gründliche und regelmäßige Tiefenreinigung von Oberflächen, die von Patientinnen und Patienten sowie vom Personal berührt werden,
• Isolierung von Patienten, von denen bekannt ist, dass sie Träger des Bakteriums sind,
• Minimierung der Umlagerung von Patienten auf andere Betten

Die Forscher untersuchten die gesamte Intensivstation, einschließlich des Personals, der Patienten und der Umgebung, und entdeckten eine bemerkenswerte Vielfalt von resistenten CRAB-Erregern in dieser Umgebung, die mit der Aufnahme der Patienten in die Station eingeschleppt wurde und die Ausbreitung der Bakterien auf der Intensivstation förderte.

Diese multiresistenten Bakterien können auf Oberflächen und medizinischen Geräten im Krankenhaus über längere Zeit überleben und Patienten innerhalb von 48 Stunden nach der Aufnahme infizieren (kolonisieren) – begünstigt durch das Krankenhauspersonal, gemeinsam genutzte Geräte, Luftströme und sanitäre Einrichtungen.

Quellen

• University of Pittsburgh School of Medicine
• Alfonso Santos-Lopez, Christopher W. Marshall, Michelle R. Scribner, Daniel J. Snyder, Vaughn S. Cooper. Evolutionary pathways to antibiotic resistance are dependent upon environmental structure and bacterial lifestyle (Evolutionäre Wege zur Antibiotikaresistenz hängen von der Umweltstruktur und der Lebensweise der Bakterien ab). eLife , 2019; 8 DOI: 10.7554/eLife.47612
• Alan McNally et al, Endemicity and diversification of carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii in an Intensive Care Unit, The Lancet Regional Health—Western Pacific (2023).

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