Klimawandel und Dürren könnten Antibiotikaresistenzen weltweit verstärken

Zunehmende Dürren infolge des globalen Klimawandels könnten ideale Bedingungen für die Entstehung antibiotikaresistenter Bakterien schaffen. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie.

Offenbar ist der übermässige Einsatz von Antibiotika in der Medizin nicht der einzige Faktor, der resistente Keime begünstigt. Die Untersuchung legt auch nahe, dass Vorgänge ausserhalb von Krankenhäusern – im Erdboden – die Antibiotikaresistenz im Gesundheitswesen beeinflussen könnten.

Wie Dürren Antibiotikaresistenzen im Boden fördern

Das Forschungsteam des Kalifornischen Instituts für Technologie (CIT) zeigt, dass sich natürliche Antibiotika bei Dürre im Boden konzentrieren können. Das fördert demnach die Entwicklung antibiotikaresistenter Gene bei Mikroben.

Durch den Klimawandel treten Dürren häufiger, intensiver und grossflächiger auf. Davon profitieren Mikroben, deren genetische Ausstattung ihnen hilft, die erhöhte Konzentration von Antibiotika im Boden zu überleben.

Schon lange bevor Menschen Antibiotika in der Medizin nutzten, produzierten Bakterien diese Stoffe im Boden, um sich gegenüber mikrobiellen Konkurrenten einen Vorteil zu verschaffen.

„Ebenso gab es antibiotikaresistente Bakterien und die Gene, die ihnen diese Resistenz verleihen, lange vor der menschlichen Medizin: Sie entstanden als natürliche Abwehr gegen antibiotikaproduzierende Bakterien“, erklärt der mikrobielle Ökologe Timothy Ghaly von der Macquarie-Universität in Australien in einem begleitenden Kommentar. Er war an der Studie nicht beteiligt.

Das werfe, so Ghaly, „eine entscheidende Frage auf: Welche Umweltfaktoren könnten die Verbreitung von Antibiotikaresistenzgenen aus dem Reservoir der Bodenbakterien in die gebaute Umwelt und in menschliche Krankheitserreger im klinischen Bereich fördern?“

Um diese Frage zu beantworten, wertete das CIT-Team fünf Datensätze aus Studien zu Bodenproben aus, die in den USA, China und Europa gesammelt worden waren. Sie erfassten die Auswirkungen von Dürre auf Gemeinschaften von Bodenmikroben in unterschiedlichen Lebensräumen, darunter Ackerland, Grasland, Wälder und Feuchtgebiete.

In allen fünf Datensätzen gingen Dürrebedingungen mit einer grösseren Menge an genetischem Material antibiotikaproduzierender Bakterien einher. Auch Gene, von denen bekannt ist, dass sie Antibiotikaresistenz verleihen, kamen häufiger vor.

Anders gesagt: Die Bakterien in den von Dürre betroffenen Bodenproben schienen besser an den Kontakt mit Antibiotika angepasst zu sein.

Antibiotikaresistenzen im Versuch mit trockenem Boden

In begleitenden Laborexperimenten gaben die Forschenden ein Antibiotikum in ein Bodenökosystem im Kleinformat und trockneten es aus, um eine Dürre nachzustellen. Unter diesen Bedingungen stieg die Konzentration des Antibiotikums im Boden.

Bakterienarten, die bereits gegen das Mittel resistent waren, überlebten im trockenen Boden ebenso leicht wie im feuchten. Stämme, die empfindlich auf das Antibiotikum reagierten, starben im „Dürre“-Szenario dagegen nahezu vollständig ab.

Zu den Überlebenden zählten auch einige antibiotikaproduzierende Bakterien, die von Natur aus gegen ihre eigenen Wirkstoffe resistent sind. Am Ende waren im Boden sowohl Antibiotikaproduzenten als auch antibiotikaresistente Bakterien angereichert.

Zusammenhang zwischen Antibiotikaresistenz und trockenem Klima

„Nachdem die Autoren die Rolle der Dürre bei der Verstärkung der Antibiotikaresistenz im Boden nachgewiesen haben, verknüpfen sie dieses natürliche Phänomen in ihrem möglicherweise alarmierendsten Ergebnis mit der globalen öffentlichen Gesundheit“, erklärt Ghaly.

Bei einer Analyse von Krankenhäusern in 116 Ländern stellte das Forschungsteam einen äusserst starken Zusammenhang fest: Je nach lokalem Ariditätsindex – einem Mass dafür, wie trocken das Klima ist – unterschied sich auch die Häufigkeit von Antibiotikaresistenzen innerhalb der Krankenhäuser.

Dieser Zusammenhang blieb bestehen, selbst nachdem die Forschenden das nationale Einkommen berücksichtigt hatten. Dieser Faktor kann sowohl den Einsatz von Antibiotika als auch das Gesundheitssystem insgesamt beeinflussen.

„Das legt nahe, dass ein zentraler Treiber klinischer Resistenzen über einen globalen Umweltmechanismus wirkt, bei dem die klimatischen Bedingungen in natürlichen Ökosystemen die Evolution von Krankheitserregern in der gebauten Umwelt und letztlich die menschliche Gesundheit beeinflussen können“, schreibt Ghaly.

Die Belege reichen zwar nicht aus, um zu sagen, dass Dürren eine Zunahme von Antibiotikaresistenzen im klinischen Bereich verursachen. Sie deuten aber darauf hin, dass der Klimawandel – und insbesondere die von ihm verstärkten Dürren – die Risiken erhöhen könnte.

„Unsere Studie liefert ein klares Beispiel dafür, wie der Klimawandel mit der mikrobiellen Ökologie zusammenwirken und so die Ergebnisse für die öffentliche Gesundheit prägen kann … [und unterstreicht] die Bedeutung der Verbindung von Umwelt- und klinischen Perspektiven …“, folgern die Studienautoren.

„Mit zunehmender Klimainstabilität werden solche integrativen Ansätze entscheidend sein, um die globale Entwicklung der Antibiotikaresistenz vorherzusehen und abzuschwächen …“

Die Studie wurde in Nature Microbiology veröffentlicht.