Ausbreitung von Antibiotika-Resistenzen eindämmen

Vor allem in Spitälern sind Antibiotika-resistente Bakterien ein immenses Problem. Ein Team am Institut für Integrative Biologie der ETH Zürich hat nun mit einem Modell die Faktoren ermittelt, die die Ausbreitung von Resistenzen stark beeinflussen.

"Die Situation ist deprimierend. Sobald ein neues Antibiotikum auf den Markt kommt, ist es nur eine Frage der Zeit, bis Resistenzen dagegen auftreten", sagt Roger Kouyos, Postdoktorand am Institut für Integrative Biologie und Autor der Studie. Andererseits mache es Mut zu sehen, dass unter anderem skandinavische Länder den Umgang mit Antibiotika und auch die Ausbreitung von Resistenzen deutlich besser im Griff hätten, fügt er hinzu. Kouyos und Mitautorin Pia Schulz zur Wiesch entschlossen sich deshalb, mittels mathematischer Modelle Faktoren zu ermitteln, die für die Ausbreitung der Antibiotika-Resistenzen verantwortlich sind. Wie wichtig das Vorhaben ist, wird deutlich, wenn Schulz zur Wiesch, die am selben Institut doktoriert, Fakten zum Thema darlegt: "In den USA sterben mehr Menschen an Krankenhausinfektionen als an HIV und Brustkrebs zusammen. Bei einem Aufenthalt im Krankenhaus besteht eine achtprozentige Chance, sich zu infizieren, häufig mit resistenten Erregern."

Altes Wissen richtig anwenden

Die von Schulz zur Wiesch und Kouyos untersuchten Spital-Daten aus den USA und Irland sprechen eindeutig dafür, dass die Spitalgröße mit der Ausbreitung von Antibiotika-Resistenzen gekoppelt ist und es sich dabei nicht bloß um einen Nebeneffekt handelt. "Das Wissen, dass die Spitalgröße auf die Verbreitung von Infektionen einen Einfluss hat - und damit höchstwahrscheinlich auch auf die Ausbreitung von Resistenzen - ist eigentlich nicht neu", sagt Schulz zur Wiesch. Bevor Antibiotika für einen Großteil der Bevölkerung verfügbar waren, wurden beispielsweise in Wien Spitäler so gebaut, dass sie in viele kleinere Einheiten unterteilt waren. So konnte die Ausbreitung von Infektionen im Zaum gehalten werden. Als die Medizin, unter anderem dank der Entdeckung von Antibiotika, große Fortschritte machte, wurden große, zentrale Krankenhäuser häufiger.

Die Autoren der Studie sind überzeugt, dass die Erkenntnisse ihrer Arbeit praktischen Nutzen haben. "Natürlich bieten große Krankenhäuser auch Vorteile. Aber man kann die Stationen in großen Spitälern stärker voneinander isolieren, zum Beispiel durch verbesserte Handdesinfektion der Ärzte und Schwestern. Dadurch ließe sich der Nachteil von großen Spitälern nahezu vollständig kompensieren", sagt Kouyos. Die Auswertung der Datensätze zeigte auch, dass die Rate, mit der Patienten zwischen den Stationen innerhalb der Krankenhäuser verlegt werden, in den letzten fünfzehn Jahren zugenommen hat. Eine Reduktion dieser Rate auf den früheren Stand wäre demnach schon eine wesentliche Verbesserung.

Wie eine Wettervorhersage

Die Modelle, die Schulz zur Wiesch und Kouyos mit den Datensätzen aus Spitälern fütterten, funktionieren wie eine Wettervorhersage: Alle Parameter, die eine Rolle spielen, wie etwa die Aufnahme- und Entlassungsrate von Patienten oder wie lange eine Infektion im Schnitt dauert, sind in das Modell eingebaut. Indem die Wissenschaftler diese Parameter verändern, spielen sie verschiedene Szenarien durch und beobachten, wie sich Antibiotika-Resistenzen ausbreiten: Was passiert beispielsweise, wenn die Bevölkerung außerhalb des Spitals häufig Antibiotika einnimmt? Spielt es eine Rolle, ob sich ein Spital in der Stadt oder auf dem Land befindet? Auf diese Weise ermittelten die Forscher die Faktoren, die mit einer Ausbreitung von Resistenzen einhergehen.

Die Autoren verwendeten in ihrer Studie stochastische Modelle, die auch zufällige Schwankungen mit einbeziehen. Solche Schwankungen spielen gerade bei verhältnismäßig "kleinen Populationen", wie sie bei der Belegung von Krankenhäusern typisch sind, eine wichtige Rolle. Modelle sind in diesem Zusammenhang nötig, da klinische Studien nicht möglich sind. Kein Mediziner oder Wissenschaftler kann es verantworten, Patienten auf der Intensivstation beispielsweise probehalber weniger Antibiotika zu verschreiben, um herauszufinden, welchen Effekt dies hat. Erst wenn mit hoher Wahrscheinlichkeit feststeht, dass die Änderung eines Parameters vielversprechend und auch umsetzbar ist, sind klinische Studien denkbar.

Antibiotika koordiniert verschreiben

Wird ein Patient in die Intensivstation eingeliefert, verabreichen Ärzte in den meisten Fällen präventiv ein Breitband-Antibiotikum. Dies deshalb, weil die Sterberate der Patienten mit jeder Stunde, in der eine mögliche Infektion unbehandelt bleibt, um bis zu zwölf Prozent steigen kann. Zudem dauert es zwei Tage, bis Mikroben bestimmt sind, so dass eine spezifische Behandlung möglich ist. Breitband-Antibiotika werden meist nach einem bestimmten Muster verabreicht, um die Ausbreitung von Resistenzen zu minimieren: Beim "Mixing" erhalten Patienten auf derselben Station verschiedene Breitband-Antibiotika, beim "Cycling" wechselt die Station nach einer gewissen Zeit das Breitband-Antibiotikum. In einer weiteren Studie zeigen Roger Kouyos und Pia Schulz zur Wiesch mit Modellen auf, wie diese bekannten Strategien verbessert werden können. So lohnt es sich, die Patienten-Daten, die ohnehin erfasst werden - also mit welchem Erreger sie infiziert sind und welche Resistenzen dieser aufweist - in eine Datenbank einzugeben und statistisch auszuwerten. Der Einbezug dieser individuellen Informationen in die Behandlungsstrategie der gesamten Abteilung, würde die Ausbreitung von Resistenzen ebenfalls maßgeblich verringern.

Quelle: ETH Zürich