Wissenschaftler bekämpfen resistente Keime in Gewässern

Multiresistente Keime können über das Abwasser in die Umwelt gelangen. In einem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt untersuchen Wissenschaftler, wie sich die Erreger aufspüren und bekämpfen lassen.

Im HyReKA-Projekt erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wie multiresistene Keime in die Umwelt gelangen. © Thinkstock

Selbst Antibiotika sind gegen sie machtlos: Multiresistente Erreger stellen die moderne Medizin vor große Herausforderungen – vor allem, wenn sie in die Umwelt gelangen. Nach Berichten des Norddeutschen Rundfunks ist genau dies in Niedersachsen passiert: In mehreren Gewässerproben fanden Mikrobiologen multiresistente Bakterien. Ein Weg, wie diese in Flüsse und Seen gelangen, ist über Toiletten und Kläranlagen. Ob und wie sich die Keime über das Abwasser ausbreiten und wie sie sich in der Umwelt verhalten, prüfen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Projekt „HyReKA“, das vom Bundeforschungsministerium gefördert wird. Zudem wollen die Forscher innovative technische Verfahren für Kläranlagen entwickeln, um die Ausbreitung multiresistenter Keime über das Abwasser künftig zu verhindern. Dabei bewerten sie auch, welches Risiko von multiresistenten Erregern in der Umwelt ausgeht.

„Die derzeit in Deutschland üblichen Abwasserbehandlungsverfahren sind nicht für die Elimination unerwünschter Bakterien und Antibiotikaresistenzgene ausgelegt“, sagt Thomas Schwartz vom Karlsruher Institut für Technologie, das sich am Verbundprojekt beteiligt. Einige Erreger können sich daher ungehindert ihren Weg durch die Kläranlagen bahnen, gelangen in Flüsse und Seen, vermehren sich und übertragen ihre Resistenzgene auf andere Mikroorganismen. Ein großes Problem: Denn in der Folge nehmen die Resistenzen in der Umwelt stetig zu.

Risiko für Immunschwache, Alte und Neugeborene

Durch die Verbreitung der Keime in Seen und Flüssen, können auch Menschen – beispielsweise beim Baden – mit antibiotikaresistenten Bakterien in Kontakt kommen. Für Gesunde ist das zunächst nicht gefährlich. Ein Risiko besteht jedoch für immunschwache oder alte Menschen sowie für Neugeborene. Kommt es bei ihnen zur Infektion, ist es schwierig, diese mit Antibiotika wirksam zu bekämpfen. Wenn die gängigen Antibiotika versagen, müssen Mediziner auf Reserveantibiotika zurückgreifen – und das könnte schlimmstenfalls dazu führen, dass sich weitere Resistenzen entwickeln.

Technische Innovationen könnten helfen, Keime frühzeitig abzutöten

Umso wichtiger ist es, die Verbreitungswege von resistenten Krankheitserregern und Resistenzgenen frühzeitig zu erkennen und bestenfalls zu unterbrechen. Ein zentrales Anliegen des HyReKA-Projekts ist es daher, die Stellen im Abwassersystem aufzudecken, an denen resistente Keime in die Umwelt gelangen. Bereits jetzt können die Forscher mittels innovativer Analyseverfahren – dem sogenannten „Microbial Source Tracking“ – herausfinden, wer der Wirt eines Erregers ist. So lässt sich eingrenzen, woher der Erreger stammen könnte – beispielsweise aus Mastbetrieben oder Kliniken. Denkbar wäre, dass besonders belastetes Abwasser zukünftig noch vor Ort gezielt behandelt wird, bevor es zu großen Klärwerken gelangt.

Welche technischen Verfahren sich dazu eignen und an welcher Stelle sie eingesetzt werden müssten, erforschen die Wissenschaftler ebenfalls im HyReKA-Projekt. Erste Tests zeigen bereits: Zusätzliche Behandlungsverfahren in Klärwerken, wie beispielsweise eine Kombination aus UV-Licht-Bestrahlung und der sogenannten Ozonung, können Erreger und Resistenzgene zerstören. Ebenso vielversprechend sind Membranverfahren mit besonders feinporigen Filtern, die eine deutliche Reduktion von resistenten Bakterien und Antibiotikaresistenzgenen in behandeltem Abwasser bewirken können. Mit diesen Verfahren könnten künftig unerwünschte Bakterien, etwa aus dem Abwasser medizinischer Einrichtungen sowie von Tiermast- und Schlachtbetrieben, gezielt eliminiert werden – und die Ausbreitung in Gewässer minimiert werden.

Wissenschaftler leiten Handlungsempfehlungen ab

Neben den technischen Möglichkeiten, die Verbreitung resistenter Keime zu verhindern, können die Ergebnisse auch dazu dienen, die Hygienevorschriften beispielsweise von Kliniken und Tiermastbetrieben zu überprüfen. Denn auch hierdurch könnte der Eintrag der Keime in die Umwelt reduziert oder gar verhindert werden. Weiterhin würde so der Entstehung neuer resistenter Stämme entgegengewirkt – damit könnte die Wirksamkeit von Antibiotika über einen längeren Zeitraum erhalten bleiben.

Forschung soll Ausbreitung antibiotikaresistenter Erreger verhindern

Noch liegt viel Arbeit vor den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern: „Die Ausbreitung von antibiotikaresistenten Erregern über Abwässer und Umwelt ist ein ernstzunehmendes Problem, das im Sinn eines vorsorgenden Gewässer- und Gesundheitsschutzes dringend weiterer Forschungsarbeiten bedarf“, sagt Martin Exner vom Institut für Hygiene und Öffentliche Gesundheit der Universität Bonn. Durch ihre Forschung wollen die Wissenschaftler langfristig den umweltbezogenen Gesundheitsschutz verbessern. Das Bundesforschungsministerium unterstützt das HyReKA-Projekt bis Januar 2019 mit etwa 7,4 Millionen Euro.

Verbundprojekt HyReKA

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Verbundprojekt „Biologische bzw. hygienisch-medizinische Relevanz und Kontrolle antibiotikaresistenter Krankheitserreger in klinischen, landwirtschaftlichen und kommunalen Abwässern und deren Bedeutung in Rohwässern (HyReKA)“. An dem Projekt beteiligen sich neben Wissenschaftlern aus unterschiedlichen Forschungsinstitutionen auch Wasserver- und -entsorger, Industriepartner und Behörden. Die Projektpartner untersuchen die Ausbreitung resistenter Erreger über Abwässer aus Krankenhäusern, kommunalen Bereichen, Tiermast und Schlachtbetrieben sowie aus Flughäfen und prüft geeignete Gegenstrategien.