Bekämpfung der antimikrobiellen Resistenz in Abwassersystemen

Antimikrobielle Resistenz (AMR) ist ein grosses Problem für das Gesundheitswesen heute. Es bedroht die medizinischen Fortschritte, die über die Jahre gemacht wurden, indem es die Behandlung von Infektionen erschwert und die Gesundheitskosten erhöht. AMR ist nicht nur ein Thema in Krankenhäusern; es breitet sich in der Umwelt, Landwirtschaft und in Städten aus. Das betrifft nicht nur Menschen, sondern auch Tiere und Pflanzen.

#Wie sich AMR ausbreitet

AMR wird durch viele Faktoren verursacht. Ein grosses Problem sind Abfälle aus Krankenhäusern und Abwasser aus Gemeinden. Forschung zeigt, dass Abwasser von Krankenhäusern Risiken birgt, AMR in lokale Gemeinden und zu Arbeitern in Kläranlagen zu verbreiten. Krankenhausabwasser ist oft voll mit Keimen, die resistent gegen Antibiotika sind, besonders bestimmten schädlichen Bakterien, die schwere Infektionen verursachen.

Abwassersysteme und Kläranlagen spielen oft eine entscheidende Rolle bei der Verbreitung von AMR. Wenn unbehandelter Krankenhausabfall in die Abwasserkanäle der Gemeinden gelangt, kann das die Wasserversorgung kontaminieren. Im Idealfall sollten Kläranlagen die Menge an Genen der Antibiotikaresistenz (ARGs) im einfliessenden Abwasser reduzieren. Allerdings funktionieren Kläranlagen in vielen Gegenden, besonders in ärmeren Ländern, oft nicht effektiv und können tatsächlich zu AMR beitragen.

#Die Gefahr schlechter Abwasserbehandlung

Schlecht funktionierende Kläranlagensysteme stellen erhebliche Gesundheitsrisiken dar. Regelmässige Überprüfungen der Fähigkeit dieser Systeme, ARGs zu reduzieren und die Freisetzung von schädlichen Keimen zu verhindern, sind notwendig. Allerdings können fortschrittliche Methoden zur Überwachung von ARGs zu kostspielig sein und für viele Regionen unerreichbar. Daher sind einfachere Methoden erforderlich, die auch bei begrenzten Ressourcen nützliche Informationen liefern können.

Für diese Studie haben die Forscher untersucht, ob grundlegende Messungen wie Biochemischer Sauerstoffbedarf (BOD) und Gesamtorganischer Kohlenstoff (TOC) helfen könnten, zu schätzen, wie viel ARG im Abwasser vorhanden ist. Sie sammelten Proben von vier Krankenhäusern und dem Abwasser, das von ihnen während drei verschiedener Jahreszeiten floss, um Veränderungen in den ARG-Werten zu verfolgen.

#Die richtigen Standorte für die Probenahme wählen

Die Forschung fand in einer belebten Stadt mit einer vielfältigen Bevölkerung statt. Die lokale Regierung gab die Erlaubnis für die Studie, und es wurden sorgfältige Massnahmen für den Probenahmeprozess getroffen. Vier Krankenhäuser und ihre angeschlossenen Kläranlagen wurden ausgewählt, um ein klares Bild davon zu bekommen, wie sich AMR ausbreitet.

Jedes der Krankenhäuser bietet ein breites Spektrum an medizinischen Dienstleistungen an und erzeugt eine erhebliche Menge an Abfall. Die Krankenhäuser wurden ausgewählt, um verschiedene Stadtteile zu repräsentieren, um eine breite Sicht darauf zu gewährleisten, wie sich Krankenhausabfälle auf das Abwasser auswirken.

#Proben sammeln

Die Forscher sammelten Abwasserproben während drei Jahreszeiten: Monsun, Herbst und Frühling. Das half ihnen zu verstehen, wie sich die Werte der Antibiotikaresistenzgene über die Zeit verändern könnten. Proben wurden von verschiedenen Punkten entnommen: Krankenhausabflüssen, kommunalen Abwasserkanälen und Zu- und Abläufen der Kläranlage.

Insgesamt wurden 48 Proben gesammelt, jede mit zwei Litern Abwasser, das sorgfältig gelagert wurde, bevor es analysiert wurde. Vor-Ort-Tests massen wichtige Faktoren wie Temperatur, pH-Wert und gelösten Sauerstoff. Weitere Tests untersuchten verschiedene chemische Komponenten im Abwasser.

#DNA aus Abwasser analysieren

Um die im Abwasser vorhandenen Bakterien zu untersuchen, extrahierten die Forscher DNA aus den Proben. Die DNA wurde dann mit fortschrittlichen Methoden sequenziert, um die Bakterienarten und das Vorhandensein von ARGs zu identifizieren. Eine erhebliche Anzahl von DNA-Reads wurde verarbeitet, um sicherzustellen, dass hochwertige Informationen für die Analyse verwendet wurden.

#Die bakterielle Gemeinschaft untersuchen

Die Studie hatte zum Ziel zu sehen, wie sich die Zusammensetzung der Bakterien im Abwasser veränderte. Sie fanden heraus, dass die Arten von Bakterien je nach Jahreszeit und Stadtviertel wechselten, aber nicht signifikant je nach spezifischem Probenahmepunkt. Während des Monsuns waren bestimmte Bakterien zahlreicher. Allerdings hatte die Art der Stelle keinen grossen Einfluss auf die bakterielle Gemeinschaft.

Die Proben waren reich an Bakterientypen, die normalerweise im menschlichen Darm vorkommen, sowie einigen, die schwere Infektionen verursachen können. Interessanterweise unterschied sich sogar das Abwasser von Krankenhäusern nicht grossartig vom kommunalen Abwasser hinsichtlich der bakteriellen Zusammensetzung.

#Verständnis der Antibiotikaresistenzgene

Die Forschung ergab, dass die Werte der ARGs erheblich je nach Faktoren wie Jahreszeit und Standort variierten. Das Krankenhausabwasser hatte die höchsten Mengen an diesen Genen, was zeigt, dass Krankenhäuser wichtige Mitverursacher des AMR-Problems sind. Die Überwachung dieser Gene wird entscheidend sein, um AMR zu verfolgen und zu managen.

Saisonale Veränderungen beeinflussten die Arten von ARGs im Abwasser. Beispielsweise wurden während der Monsunzeit höhere Werte bestimmter Resistenzgene festgestellt. Die Reduktion von ARGs durch die Kläranlagen war nicht konsistent, was Bedenken hinsichtlich der Wirksamkeit dieser Systeme im Umgang mit antibiotikaresistenten Bakterien aufwirft.

#Verknüpfung biologischer Messungen mit ARGs

Die Forscher untersuchten, wie BOD und TOC mit der Menge an ARGs im Abwasser zusammenhingen. BOD ist ein Mass für die organischen Stoffe im Wasser, was anzeigt, wie verschmutzt es ist. Sie fanden heraus, dass höhere BOD-Werte im Allgemeinen mit höheren ARG-Zahlen in den Abwasserproben übereinstimmten.

Obwohl BOD nützliche Informationen über potenzielle ARG-Verschmutzung liefern könnte, fand die Studie keine klare Verbindung zwischen wie viel ARGs während der Behandlungsprozesse reduziert wurden und Änderungen der BOD-Werte. Das bedeutet, dass mehr Forschung notwendig ist, um zu verstehen, wie diese Faktoren interagieren.

#Warum diese Forschung wichtig ist

Die Ergebnisse unterstreichen einen dringenden Bedarf, die ARG-Werte in Abwassersystemen zu überwachen. Die hohen Mengen an Resistenzgenen und potenziell schädlichen Bakterien deuten darauf hin, dass unbehandeltes Abwasser ein ernstes Risiko für die öffentliche Gesundheit darstellt. Das Fehlen klarer Verbesserungen der ARG-Werte nach der Behandlung deutet darauf hin, dass die aktuellen Abfallbewirtschaftungspraktiken überdacht werden müssen.

Die Forscher glauben, dass die Verwendung einfacherer Methoden wie BOD-Messungen wertvolle Einblicke in die ARG-Verschmutzung geben kann, insbesondere in ressourcenarmen Gebieten. Ein zugänglicheres Monitoring könnte entscheidend sein, um Gesundheitsrisiken in städtischen Zentren, die mit AMR kämpfen, zu managen.

#Fazit

Die Ausbreitung antimikrobieller Resistenzen ist eine bedeutende Herausforderung, die dringende Aufmerksamkeit erfordert. Durch die Verfolgung von ARGs im Abwasser können Gesundheitsbehörden besser verstehen und auf Bedrohungen für die öffentliche Gesundheit reagieren. Diese Studie eröffnet neue Möglichkeiten, AMR sicher und effizient zu überwachen, damit die Gemeinden dieses wachsende Gesundheitsproblem angehen können.