Fäkale Ausbreitungswege von Antibiotikaresistenzen entlang der gesamten Donau

Die Zunahme von Antibiotikaresistenzen stellt eine weltweite Bedrohung für die Gesundheit von Mensch und Tier dar. Allein in der EU sterben jedes Jahr schätzungsweise 25.000 Patienten an einer im Krankenhaus erworbenen Infektion mit antibiotikaresistenten Bakterien. Außerhalb von Krankenhäusern findet eine Ausbreitung von antibiotikaresistenten Bakterien (ARB) und Antibiotikaresistenzgenen (ARG) unter anderem in Gewässerökosystemen statt. Diese betreffen Mensch und Tier im Zuge von Trink-und Tränkwassergewinnung, Bewässerung oder Baden, insbesondere in großen Flusssystemen mit vielen Bewohnern.

In diesem Projekt soll die Donau - der zweitlängste Fluss Europas und der internationalste Fluss der Welt - auf ihrer gesamten Länge inklusive ihre wichtigsten Nebenflüsse untersucht werden, um die Quellen, Ausbreitungswege und Faktoren, die das  Vorhandensein und die Verbreitung von ARB und ARG beeinflussen, zu bestimmen. Ein neues gesamtheitliches und quantitatives Konzept wurde entwickelt um die folgenden Hypothesen zu prüfen: (i) Der fäkale Eintrag in ein Oberflächenwasser korreliert mit Veränderungen der resistenten Population. Die Konzentration von ARB und ARG hängt weiters von ihrer Überlebensfähigkeit in der Umwelt und den hydrologischen Bedingungen ab. (ii) In Biofilmen und Feinsedimenten sind die ARB- und ARG-Mengen vom Ausmaß der fäkalen Verschmutzung entkoppelt. Es findet eine Anreicherung von ARB und ARG statt, abhängig von spezifischen ökologischen Selektionsfaktoren und qualitativen Veränderungen des fäkalen Schadstoffeintrags (unbehandeltes/gereinigtes Abwasser, unterschiedliche Antibiotikanutzungs-muster in verschiedenen Ländern). (iii) Die Verbreitungsmuster von ARB und ARG können zwischen verschiedenen Bakterienarten sehr unterschiedlich sein und die Verwendung nur einer Art würde zu einem verzerrten Bild der Verbreitung von Antibiotikaresistenzen in Gewässern führen.

Das neue Konzept beruht auf der Bestimmung der ARB- und ARG- Konzentrationen in mehreren bakteriellen Modellorganismen, die im Wasser und Biofilm mit einer Kombination von Kultivierungs- und genetischen Methoden analysiert werden. Diese Daten werden mit quantitativen Informationen über das Ausmaß und die Quellen der fäkalen Verschmutzung und einer umfassenden Bestimmung der Umweltbedingungen im Rahmen des Joint Danube Survey (JDS), der weltweit größten Flussforschungsexpedition kombiniert. Bisher wurde die ARB- und ARG-Verbreitung in Gewässern nur in kleinem Maßstab unter Berücksichtigung einer relativ geringen Anzahl von Umweltparametern untersucht. Das vorgeschlagene quantitative Gesamtflusskonzept wird erstmals ein umfassendes Bild der Hauptfaktoren für die Verbreitung von ARB und ARG auf der gesamten Länge eines großen Flusses im internationalen Kontext liefern. Dies wird neue Ideen zum Verständnis und Management der mikrobiellen Wasserqualität und Antibiotikaresistenzen von großen Flüssen stimulieren.