Kann der Einsatz von Antibiotika in der Aquakultur die menschliche Gesundheit beeinträchtigen?
Antimikrobielle Resistenz - was die meisten Leute als hören Antibiotika Resistenz - ist eine Art von Arzneimittelresistenz, bei der ein Mikroorganismus die Exposition gegenüber dem Arzneimittel, mit dem er behandelt werden soll, überleben kann. Standardbehandlungen werden unwirksam und Infektionen bleiben bestehen und breiten sich manchmal aus. In der Aquakultur erhalten die Zuchtfische häufig große Dosen Antibiotika, um sie vor Krankheiten zu schützen, und heutzutage gibt es viele Veröffentlichungen, die sich mit Antibiotikaresistenz und Aquakultur befassen. Keith Hayse-Gregson sprach mit Felipe Cabello vom New York Medical College, der in diesem Bereich Artikel veröffentlicht hat, über dieses Thema.
Sie haben im Bereich der Antibiotikaresistenz in der Lachsaquakultur gearbeitet. Wie bist du dazu gekommen?
Mein Interesse an der Verwendung antimikrobieller Mittel in der Aquakultur von Lachs war das Ergebnis der Erkenntnis, dass in Chile - dem zweitgrößten Hersteller von Zuchtlachs in der Welt nach Norwegen - jedes Jahr Hunderte Tonnen antimikrobieller Mittel verwendet werden, darunter Chinolone, Florfenicol und Tetracycline.
Fischfarm in Chile
Die Verwendung dieser großen Mengen von antimikrobiellen Wirkstoffen durch diese Industrie stellt ihre Verwendung in der Humanmedizin und anderen veterinärmedizinischen Aktivitäten in Chile in den Schatten. Es stellt einen starken selektiven Druck für antimikrobiell resistente Bakterien und antimikrobielle Resistenzgene in der Umwelt dar.
Diese missbräuchliche Verwendung antimikrobieller Mittel muss korrigiert und Aquakulturisten über die potenziellen Probleme unterrichtet werden, die diese Verwendung für die Gesundheit von Mensch und Tier sowie für die Umwelt hat.
Kann der Einsatz von antimikrobiellen Arzneimitteln in der Tierfutterproduktion die Behandlung von Infektionen beim Menschen behindern?
Ursprünglich glaubten die Menschen nicht, dass die Verwendung antimikrobieller Wirkstoffe in der Tierfutterproduktion die Behandlung von Infektionen beim Menschen behindern könnte.
Einige Bakterien sind jedoch zoonotisch. Das heißt, sie können sowohl Menschen als auch andere Tierarten infizieren. In den späten 1960er-Jahren stellten englische Wissenschaftler erstmals fest, dass die Verwendung von antimikrobiellen Wirkstoffen in der Rinderproduktion zu einer Zunahme von Salmonellen führte, die den Menschen infizieren könnten.
Viele Jahre lang wollten die Menschen nicht glauben, dass bei Tieren ausgewählte Antibiotikaresistenzen den Weg in menschliche Krankheitserreger finden könnten. Mit der Zeit ist klar geworden, dass nicht nur einige antimikrobiell resistente menschliche Pathogene von Tieren stammen, sondern auch ihre antimikrobiell resistenten Gene von tierischen Pathogenen erhalten haben.
Arzneimittelresistentes Staphylococcus-Bakterium. Bildquelle: DR. KARI LOUNATMAA / WISSENSCHAFTLICHE FOTOBIBLIOTHEK
Beispielsweise wird jetzt angenommen, dass Staphylococcus aureus, der gegen halbsynthetische Penicilline resistent ist, möglicherweise das Gen für diese Resistenz von S. sciuri, einem tierischen Pathogen, erworben hat. Ein weiteres Beispiel für ein solches Phänomen ist, dass sich gezeigt hat, dass resistentes Campylobacter, ein menschliches Pathogen, aus industriell gezüchteten Hühnern stammt.
Was ist mit Arzneimittelresistenzen aus der Aquakultur? Fische sind keine Säugetiere. Wie können sich antimikrobielle Resistenzen bei Wasserbakterien und Fischpathogenen auf den Menschen auswirken?
Es ist richtig, dass es auf den ersten Blick unwahrscheinlich ist, dass antimikrobiell resistente Wasserbakterien und Fischpathogene, die in Gewässern und kaltblütigen Tieren vorkommen, sich auf in warmblütigen Organismen lebende menschliche Pathogene auswirken können.
Niemand bezweifelt, dass die Einrichtungen und ihre Umgebung bei der Verwendung von Antibiotika in der Aquakultur antimikrobiell resistente Bakterien und Fischpathogene enthalten, die durch diesen Antibiotikaeinsatz ausgewählt wurden. Die Frage ist, ob sich dies auf die menschliche Gesundheit auswirkt. Viele Studien haben herausgefunden, dass antimikrobielle Resistenzgene und genetische Elemente von Bakterien in der aquatischen Umwelt von terrestrischen Bakterien, einschließlich menschlichen Pathogenen, gemeinsam genutzt werden können.
Horizontaler Gentransfer
Menschliche Krankheitserreger, Fischpathogene und mikrobielle Gemeinschaften im Allgemeinen stehen in mehr genetischem Kontakt als bisher angenommen. Wissenschaftler entdecken, dass Mikroben durch einen so genannten Prozess genetisches Material auch zwischen nicht verwandten Arten teilen können horizontaler Gentransfer. Es ist für viele Menschen schwer zu glauben, dass Bakterien, die in Umgebungen leben, die so verschieden sind wie der menschliche Darm und ein Fischteich, möglicherweise genetisches Material austauschen können. Die Realität ist, dass dieser Austausch stattfindet.
Beispielsweise teilt ein Fischpathogen, Yersinia ruckerii, ähnliche Antibiotikaresistenzgene mit Bakterien, die beim Menschen Beulenpest erzeugen. Darüber hinaus beginnen einige Chinolonresistenzgene bei humanen Pathogenen aufzutreten, die anscheinend aus aquatischen Bakterien wie Shewanella, Aeromonas und Vibrio stammen.
Im Gegensatz zu fortschrittlicheren Organismen scheinen Bakterien Zugang zu einem mobilen Pool genetischen Materials zu haben, zu dem auch Gene für antimikrobielle Resistenzen gehören, die sie gemeinsam nutzen. Wissenschaftler stellen fest, dass sich antimikrobielle Resistenzen fast überall vom Darm von Tieren, einschließlich Fischen und Menschen, bis zu frei lebenden Bakterien in der Umwelt entwickeln können. Wenige Hindernisse blockieren den genetischen Transfer dieser antimikrobiellen Resistenzelemente zwischen verschiedenen Bakterienarten, insbesondere in Gegenwart von antimikrobiellen Umwelteinflüssen, wie dies in der aquatischen Umwelt von Aquakulturanlagen der Fall ist.
Wie lange bleiben antimikrobielle Mittel in der Umwelt erhalten?
Antibiotika können über Monate oder Jahre in der Umwelt verbleiben. Dies bedeutet, dass die Wissenschaftler nicht wissen können, wann ihre selektiven Wirkungen auftreten werden. Ein neueres Konzept namens widerstandsfähig, weist darauf hin, dass Antibiotikaresistenzgene in Bakterien in der gesamten Biosphäre vorhanden sind und möglicherweise über die Mobilität von Bakteriengenen und genetischen Elementen durch horizontalen Gentransfer in tierische und menschliche Krankheitserreger gelangen.
Es ist zu beachten, dass es schwierig sein wird, direkt nachzuweisen, dass die Verwendung von Antibiotika in der Aquakultur das Auftreten von Antibiotikaresistenzen bei humanen Krankheitserregern direkt beeinflusst, da die Wege des horizontalen Gentransfers zwischen aquatischen Bakterien und terrestrischen Bakterien komplex sind und viele Zwischenarten betreffen können.
Diese beiden Faktoren können für Wissenschaftler nur eine schwache Spur hinterlassen, und die Wissenschaft wird möglicherweise niemals die rauchende Pistole aufdecken, die den Einsatz von Antibiotika in einer Aquakulturanlage mit der Antibiotikaresistenz bei menschlichen Krankheitserregern in Verbindung bringt. Diese Verbindung wurde jedoch wiederholt für Landtiere bestätigt, und es kann nur eine Frage der Zeit und des Aufwands sein, bis eine feste Verbindung zwischen Bakterien aus Aquakulturumgebungen und menschlichen Krankheitserregern hergestellt ist.
Wie muss sich die Industrie anpassen, um Widerstand zu verhindern?
Erstens können die hygienischen Bedingungen von Fischen verbessert werden, indem Fische mit geringerer Dichte gelagert werden, um Stress abzubauen und das Immunsystem der Fische zu stärken. Der Abstand zwischen Käfigen und Farmen kann ebenfalls vergrößert werden, sodass sich Krankheiten nicht schnell zwischen Käfigen oder Einrichtungen ausbreiten können.
Die Impfung von Jungfischen vor dem Einbringen in Käfige verringert das Risiko von Krankheitsausbrüchen und verringert den Einsatz von Antibiotika.
Schließlich ist ein gutes veterinärmedizinisches und epidemiologisches Management des Einsatzes von Antibiotika erforderlich.
Norwegen ist ein gutes Beispiel für eine Aquakulturindustrie, die durch die Verbesserung der Aquakulturpraktiken den Einsatz antimikrobieller Mittel verringert hat. In Norwegen erheben Aufsichtsbehörden Daten zum Einsatz von Antibiotika und können anhand dieser Daten vorhersagen, wie und wo Krankheiten auftreten und sich ausbreiten werden, und sie epidemiologisch nachverfolgen. Sie können dann andere Aquakulturisten informieren, so dass der Ausbruch mit minimalen ökologischen und ökonomischen Kosten und ohne übermäßigen therapeutischen und prophylaktischen Einsatz von antimikrobiellen Mitteln eingedämmt werden kann.