Antibioticaresistentie verspreidt zich door de lucht die we inademen, waarschuw wetenschappers

De dikke mist die over de Golden Gate-brug in San Francisco slingert, is synoniem aan de Bay Area. Maar meer dan een embleem voor de kuststad, kan de mist ook een enorme snelweg vormen voor genen die gevaarlijke, antibioticaresistente 'superbeestjes' creëren, waarschuwen wetenschappers in een studie gepubliceerd in Milieuwetenschap en -technologie. De opkomst van superbacteriën door oververtegenwoordiging en misbruik van antibiotica is moeilijk genoeg om te controleren zoals het is, maar nu lijkt het erop dat ze uit de lucht komen.

De alarmerende verspreiding van infecties van super gonorroe en Staphylococcus aureus laat zien hoe slecht het antibioticaresistente bacterieprobleem is geworden. In januari ontdekte de Wereldgezondheidsorganisatie dat 500.000 mensen in 22 landen antibioticaresistente infecties hadden die bijna niet te behandelen waren. De reden waarom deze superbugs zo gevaarlijk zijn, is omdat ze bepaalde antibioticaresistentiegenen (ARG's) dragen die hen beschermen tegen de meeste medicijnen.

Meestal verspreiden ARG's zich wanneer één gelukkige superbug overleeft nadat een dosis antibiotica de meeste kameraden heeft gedood, waardoor superbug zich kan vermenigvuldigen, waardoor een eigen kolonie voluien ontstaat die zijn superieure genetische materiaal deelt. Maar het team achter de nieuwe studie ontdekte dat in deze ARG's zich op een andere manier kunnen verspreiden: ze kunnen worden in de lucht, reizen van bacteriën naar bacteriën over de hele wereld - het creëren van nieuwe vormen van superbacteriën.

"ARG's kunnen reizen door de lucht naar afgelegen gebieden of andere plaatsen waar antibiotica aan de andere kant minder worden gebruikt", studeerde auteur Maosheng Yao Ph.D. van University College of Environmental Sciences and Engineering van Peking University vertelt Inverse. "Veel voorkomende bacteriën kunnen resistent worden tegen antibiotica bij het opnemen van deze ARG's."

Airborne ARG's maken Yao en zijn team nerveus omdat ze de tweede, moeilijker te beheren methode van accumulatie van genen van bacteriën zijn. In tegenstelling tot dieren die moeten wachten om hun genetisch materiaal door te geven aan de volgende generatie, kunnen bacteriën injecteren elkaar met genetisch materiaal, waaronder ARG's. De effecten zijn permanent omdat de genen gecodeerd worden in het DNA van de ontvangende bacterie.

Dit proces, genaamd horizontale overdracht, is wat resistentie in de lucht zo'n bedreiging maakt. Luchtstromingen die circuleren in stedelijke omgevingen wervelen elke dag rond miljoenen mensen, waardoor de kans groot is dat een typische resistente bacterie een antibioticaresistente bacterie kan ontmoeten.

Globetrotting ARG's

De schokkende observatie leverde Yao twee vragen op. Welke steden over de hele wereld zijn ARG-toeristische hotspots en hoe komen ze in de eerste plaats in de lucht?

Om dit te onderzoeken, bemonsterde het team het niveau van bacteriën in de lucht uit 19 steden, waaronder San Francisco, Beijing en Parijs met behulp van een bijzonder ingenieuze methode. Ze selecteerden willekeurig auto's uit elke stad en namen monsters van deeltjes die zich aan de binnenkant van de wisselstroomfilters hadden opgehoopt, waarvan is aangetoond dat ze natuurgetrouw deeltjes in buitenverontreinigende stoffen vertegenwoordigen. Door zelf de filters te schrapen, had het team voldoende voorbeelden om te screenen op hun ARG's.

Hun screening onthuld 30 verschillende soorten ARG's die bacteriën resistent maken tegen zeven soorten antibiotica.

Beijing, China en Brisbane, Australië stonden bovenaan de lijst als de steden met de meeste verscheidenheid van ARG's in de lucht, maar de soorten ARG's in de lucht varieerden sterk van stad tot stad. Zo bevatte de lucht van Melbourne hoge niveaus van luchtgedragen genen die resistentie verleenden tegen geneesmiddelen zoals penicilline en lage niveaus van genen die resistentie verschaften tegen ciproflaxine, een antibioticum dat wordt gebruikt om tyfus te behandelen.

Los van deze analyse stond een stad bovenaan de lijst met de hoogste concentraties ARG's in hun lucht: San Francisco. Hoewel de stad minder algehele vervuiling in de lucht had dan stedelijke steden als Beijing, was Yao verrast te ontdekken dat de Bay Area meer luchtlandingsbewegingen had dan Parijs, Beijing en Singapore en meer dan 100 keer meer ARG's dan de relatief kleine stad Bandung, Indonesië.

"Voor sommige steden met een goede luchtkwaliteit hebben we hogere aantallen ARG's gedetecteerd, zelfs met ARG's die zijn afgestemd op de meest krachtige antibiotica", legt Yao uit.

Waar komen ze vandaan?

Yao suggereert dat deze genen hun oorsprong vinden in plaatsen zoals afvalwaterzuiveringsinstallaties, ziekenhuizen of dierenvoedingsactiviteiten. Afvalwater wordt in het bijzonder vaak behandeld met antibiotica die, indien niet succesvol in het doden van alle bacteriën, de overlevenden ertoe zouden kunnen brengen een gastheer van resistentiegenen te ontwikkelen. Uit eerder onderzoek is ook gebleken dat afvalwater waarschijnlijk wordt verneveld - wat betekent dat de in het water aanwezige deeltjes in de lucht kunnen komen.

Wat ook de verspreiding van antibioticaresistentie stimuleert, het is tijd om er twee keer over na te gaan, schreef onderzoekers van de University of Exeter Medical School in een door de industrie gefinancierde MBIO studeren op dinsdag. "Tot nu toe zijn er veel onderzoeksinspanningen om dit probleem aan te pakken rond ziekenhuizen en het verminderen van klinisch voorschrijven, maar we weten nu dat het milieu waarschijnlijk een rol zal spelen in hoe resistentie tegen antibiotica kan evolueren en zich verspreiden", zegt hoofdauteur William Gaze., Ph.D. "We moeten allemaal meer holistisch nadenken over het milieubeheer van afval, inclusief hoe we omgaan met ons afvalwater."

Zelfs als de genen van die bacteriën die in afvalwater leven uiteindelijk niet in de lucht zwevende globetrotters worden die in steden over de hele wereld drijven, is het beter om ons rioolwater onder controle te houden, stelt Yao, misschien een goede plek om te beginnen. In de tussentijd krijgen de burgers van San Francisco een plezier en stoppen met het spoelen van antibiotica door het toilet.