Rückstände von Haushaltsdesinfektionsmitteln können bei tödlichen Bakterien zu Arzneimittelresistenzen führen

10. Oktober 2023

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von Susan Skelly, Macquarie University

Wissenschaftler der Macquarie University haben zu einer neuen Studie beigetragen, die darauf hindeutet, dass wir im Kampf gegen Superbakterien möglicherweise die aktuellen Desinfektionsstrategien zu Hause und in Krankenhäusern überdenken müssen.

Eine neue Studie, die am 9. Oktober in Nature Microbiology unter der Leitung von Dr. Liping Li vom ARC Centre of Excellence in Synthetic Biology veröffentlicht wurde, untersucht die Art und Weise, wie Superbakterien mit den Bioziden – Reinigungsmitteln, Bleichmitteln und antimikrobiellen Mitteln – interagieren, die sie zerstören sollen.

„Eines der Hauptziele im Kampf zwischen Menschen und Superbakterien besteht darin, die Ausbreitung infektiöser Superbakterien zu verhindern“, sagt Dr. Li.

„Biozide – die den Desinfektionspraktiken in Krankenhäusern sowie der persönlichen Hygiene in Gemeinden und Haushalten zugrunde liegen – spielen dabei eine Schlüsselrolle.“

„Allerdings haben wir nur begrenzte Kenntnisse darüber, wie die Biozide die Superbakterien abtöten und ob die Art und Weise, wie wir sie einsetzen, für die Infektionskontrolle geeignet ist.“

Die Studie von Dr. Li ist die erste, die systematisch die Auswirkungen von Bioziden in niedrigen Konzentrationen untersucht.

Es liefert neue genetische Beweise für die Art und Weise, wie diese Biozide mit der Zelloberfläche des Superbakteriums interagieren, und hat Auswirkungen auf die Desinfektionsrichtlinien von Krankenhäusern.

Ein Superkeim ist eine pathogene Mikrobe (ein Krankheitserreger ist ein Organismus, der bei seinem Wirt Krankheiten verursacht), der gegen die meisten antimikrobiellen Mittel resistent ist.

Durch Superbakterien verursachte Infektionen können lebensbedrohlich sein. Superbakterien können aus normalen, medikamentenempfindlichen Bakterien entstehen, die sich ständig weiterentwickeln und an die Medikamente anpassen, die zur Behandlung der von ihnen verursachten Infektionen verschrieben werden. Wenn Antibiotika-Verschreibungen unnötig oder ungenau sind, können sich medikamentenempfindliche Erreger zu nicht verhandelbaren Superbakterien entwickeln.

Das multiresistente Bakterium Acinetobacter baumannii steht auf der „Meistgesuchten“-Liste der Weltgesundheitsorganisation und es ist ein Rennen darum, einen Weg zu finden, es zu besiegen. Einer der am meisten gefürchteten menschlichen Krankheitserreger, A. baumannii, bedroht insbesondere immungeschwächte Patienten auf Intensivstationen in Krankenhäusern. Es handelt sich um einen der sogenannten ESKAPE-Erreger, zu denen Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa und Enterobacter spp. gehören.

Im Jahr 2020 gab es in Australien 1.031 Todesfälle im Zusammenhang mit fünf arzneimittelresistenten ESKAPE-Erregern, die Krankenhausinfektionen verursachten.

Es sei immer noch nicht klar, sagt Dr. Li, warum Superbakterien Krankenhausbioziden widerstehen, denn theoretisch sind die bei der Desinfektion verwendeten Biozidkonzentrationen hoch genug, um Mikroben abzutöten.

In seiner Studie untersuchte Dr. Li, ob die tatsächliche Konzentration ein Faktor ist. Dabei kamen die Forscher zu dem Ergebnis, dass acht von zehn getesteten Bioziden bei Verwendung in niedriger Konzentration eine bakterielle Zellmembran „abschalten“ könnten, was den Weg des Eindringens von Antibiotika in das Bakterium beeinträchtigt Zelle.

„Dies führte uns zu der Hypothese, dass diese Biozide tatsächlich die Antibiotika antagonisieren, die in die Superbakterienzelle eindringen müssen, um ihre Ziele zu erreichen und Abtötungsmechanismen auszulösen“, sagt Dr. Li.

Könnte das Vorhandensein von Restbioziden – insbesondere Chlorhexidin, Benzalkonium und CTAB sowie andere, die schwer aus der Umwelt zu entfernen sind – eine Antibiotikatoleranz und die Entwicklung einer antimikrobiellen Resistenz hervorrufen?

Wenn ja, sagt Dr. Li, müssen wir möglicherweise die aktuellen Desinfektionsstrategien überdenken.

„Aber bevor wir eine neue und wirksame Methode zur Behandlung von Infektionskrankheiten erfinden und die Ausbreitung einer Krankheit unter Kontrolle bringen können, benötigen wir tiefere molekulare Einblicke in die Mechanismen, wie antimikrobielle Mittel Schädlinge wie A. baumannii abtöten.“

„Dieses Wissen ist entscheidend für die Entwicklung neuartiger Therapieansätze, die Infektionen heilen und die Entwicklung antimikrobieller Resistenzen verlangsamen (oder hoffentlich umgehen) können.“

Die Forscherkollegen der Macquarie University, Dr. Ram Maharjan und außerordentliche Professorin Amy Cain, gehören zu einem Kontingent von Wissenschaftlern, die das Problem aus einer anderen Richtung angehen: Sie untersuchen ein einzelnes Protein, das bei Beschädigung dazu führt, dass A. baumannii seine Superkräfte verliert und die Medikamentenförderung beeinträchtigt System, das Antibiotika und andere Bedrohungen aus der Zelle vertreibt.

Während weitere Studien erforderlich sind, um zu verstehen, wie Biozide wirken und wie sie mit Antibiotika interagieren, betonte Dr. Li, wir sollten ihren Einsatz in Gesundheitseinrichtungen und in der Gemeinde nicht einstellen.

„Die Ergebnisse unserer Studie legen nahe, dass restliche Biozide die Wirksamkeit von Antibiotika beeinträchtigen könnten, zumindest im Labor“, sagte Dr. Li.

„Aber wir können nicht vorhersagen, ob dies in einem realen Szenario zutrifft, da dies weiterer Untersuchungen bedarf. Wir hoffen, dass unsere Studie das Bewusstsein für den sinnvollen Einsatz von Bioziden schärft und mehr Biozidforschung fördert.“

Mehr Informationen: Liping Li et al, Systematische Analysen identifizieren Wirkungsweisen von zehn klinisch relevanten Bioziden und Antibiotika-Antagonismus in Acinetobacter baumannii, Nature Microbiology (2023). DOI: 10.1038/s41564-023-01474-z

Zeitschrifteninformationen:Naturmikrobiologie

Zur Verfügung gestellt von der Macquarie University