Antibiotikaresistenz bei Krankenhauskeimen

Inhaltsverzeichnis

Vorwort

Einleitung

Hauptteil

1 Antibiotika
1.1 Begriffserklarung
1.1.1 Anwendung bei einer Transplantation
1.1.2 Anwendung in der orthopadischen Chirurgie
1.2 Entdeckung von Antibiotika
1.3 Arten von Antibiotika
1.4 Klassifizierung von Antibiotika

2 Antibiotikaresistenz
2.1 Begriffserklarung
2.2 Arten von Resistenzen
2.3 Ursache und Ausbreitung
2.3.1 Genetische Voraussetzung
2.3.1.1 Vertikaler Gentransfer
2.3.1.2 Horizontaler Gentransfer
2.3.2 Massenverwendung
2.3.2.1 Massenverwendung in der Medizin
2.3.2.2 Massenverwendung in der Tierhaltung
2.4 GegenmaBnahmen
2.4.1 Organisationen
2.4.1.1 WHO
2.4.1.2 DART
2.4.1.3 CDDEP
2.4.2 Aufklarung 3 Krankenhauskeime
3.1 Begriffserklarung
3.2 Die gefahrlichsten Krankenhauskeime
3.2.1 MRSA
3.2.1.1 Symptome
3.2.1.2 Nachweis
3.2.1.3 Ubertragung
3.2.2 ESBL
3.2.2.1 Symptome
3.2.2.2 Nachweis
3.2.2.3 Ubertragung
3.2.3 VRE
3.2.3.1 Symptome
3.2.3.2 Nachweis
3.2.3.3 Ubertragung
3.3 Wie kann man sich schutzen?

Schluss

Literaturverzeichnis

Glossar

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Alexander Fleming

Abbildung 2: Vertikaler Gentransfer

Abbildung 3: Horizontaler Gentransfer

Abbildung 4: Antibiotikaverbrauch Belgien

Abbildung 5: Logo der WHO

Abbildung 6: Logo CDDEP

Abbildung 7: MRSA

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Arten von Antibiotika

Tabelle 2: Arten von Resistenzen

Vorwort

Ich hab mich fur das Thema „Antibiotikaresistenz bei Krankenhauskeimen“ entschieden, weil ich mich mit einem aktuellen Thema im Bereich Medizin und Pflege befassen wollte. Laut der Weltgesundheitsorganisation sind Antibiotikaresistenzen eine der groBten Gefahren fur die menschliche Gesundheit. Ebenfalls wollte ich mehr uber die Hintergrunde der Resistenzen erfahren und ihren Ablauf verstehen.

Im Laufe der Arbeit ist mir klar geworden, dass auch ich vor drei Jahren, wenn auch unbewusst, bereits zur Bildung von Resistenzen beigetragen habe. Aufgrund einer Operation der Weisheitszahne im Jahr 2018 musste ich mich einer Antibiotikakur von zehn Tagen unterziehen. Damals habe ich mich nicht an die Angaben des Arztes gehalten und habe somit die gesamte Packung Antibiotika zu mir genommen, obwohl ich bereits funf Tage fruher hatte aufhoren mussen. Und damit bin ich sicher bei Weitem nicht der Einzige: Viele Menschen, die sich nicht an die Vorgaben bezuglich der Antibiotikaeinnahme halten, wissen gar nicht, welche verheerenden Folgen dies fur die Menschheit mit sich bringen kann.

Einleitung

„Wenn Antibiotika nicht mehr wirken, drohen die Behandlungsmoglichkeiten in ein Vor-Penicillin-Zeitalter zuruckzufallen, mit dramatischen Konsequenzen."¹ (Bundesgesundheitsminister Hermann Grohe anlasslich des Europaischen Antibiotikatages)

Seit der Entdeckung von Antibiotika in den 1920er Jahren ist das Medikament nicht mehr aus den Behandlungsmethoden gegen bakterielle Erreger wegzudenken. Unglaublich viele Menschenleben konnten seitdem gerettet werden. Doch das zu haufige Verschreiben und Einnehmen von Antibiotika hat im letzten Jahrhundert vermehrt zu Antibiotikaresistenzen gefuhrt.

In meiner Arbeit habe ich mich intensiv mit den Themen Antibiotika, deren Resistenz und mit Krankenhauskeimen auseinandergesetzt.

Zunachst werde ich allgemein erlautern, was Antibiotika eigentlich sind und wozu sie dienen.

Als Nachstes gehe ich auf das Thema Antibiotikaresistenz ein. In diesem Zusammenhang werde ich alles uber die Entstehung und Verbreitung von Resistenzen ansprechen, sowie einige GegenmaBnahmen nennen, die ergriffen werden, um die Resistenzen zu vermeiden.

Schlussendlich werde ich mich mit den drei gefahrlichsten Krankenhauskeimen befassen und deren Symptome erklaren. AuBerdem soll dargelegt werden, wie diese Krankenhauskeime jeweils nachgewiesen und ubertragen werden. Dadurch, dass sich die Krankenhauskeime in dem Punkt „Wie kann man sich schutzen?“ sehr ahnlich sind, habe ich diesen Punkt verallgemeinert und fur die drei Krankenhauskeime alle MaBnahmen zusammengefasst.

Ebenfalls habe ich ein Glossar erstellt. Alle wissenschaftlichen und schwierigen Begriffe, die mit einem Stern (*) versehen sind, werden in diesem Glossar definiert.

Mein Ziel ist, dass der Leser mehr zu dem Thema Antibiotikaresistenz erfahrt und somit besser aufgeklart wird.

Hauptteil

1 Antibiotika

1.1 Begriffserklarung

Antibiotika (anti = gegen und biotikos = zum Leben gehorig) sind Arzneimittel, die gegen Bakterien wirksam sind. Entweder hemmen (bakteriostatisch) sie das Bakterienwachstum oder toten (bakterizid) die Bakterien ab.² Gegen Viren sind sie nicht wirksam.³ Antibiotika helfen allerdings nicht nur bei bakteriellen Infektionen*, sondern auch bei Transplantationen oder in der orthopadischen Chirurgie. Doch missbrauchliche und fehlerhafte Anwendungen konnen zur Antibiotikaresistenz bei bakteriellen Erregern fuhren.⁴ Aufgrund der Bildung von Resistenzen wird permanent an Antibiotika geforscht und es werden stets neue Arten entwickelt.⁵

1.1.1 Anwendung bei einer Transplantation

Das Immunsystem ist ein sehr wichtiger Bestandteil des menschlichen Korpers. Es erkennt Fremdkorper und bekampft diese umgehend. Bei Transplantationen hingegen kann das gesunde Immunsystem zum Nachteil des Korpers handeln. Wahrend das geschadigte Organ des Patienten durch ein fremdes funktionsfahiges ersetzt wird, um den Menschen am Leben zu halten, setzt das Immunsystem alles daran, das fremde Organ aufgrund von fremden Zellen und Proteinen abzustoBen. Um diese Reaktion zu verhindern, wird das Immunsystem des Patienten „heruntergefahren“, sodass es nicht mehr fahig ist, das fremde Organ abzustoBen. Zum „Herunterfahren“ des Immunsystems werden Immunsuppressiva eingesetzt; der Patient nimmt diese von nun an bis an sein Lebensende.

Ein Nachteil dieser Prozedur ist, dass der Korper sehr anfallig fur andere Infektionen ist, da auch in diesem Fall das Immunsystem nicht mehr agiert. Um eine Infektion mit einem Krankheitserreger (z.B. Herpesviren, Krankenhauskeime, Pilzinfektionen) zu verhindern, muss der Patient zusatzlich zum Immunsuppressiva zeitweise Medikamente zur Prophylaxe* einnehmen, z.B. Antibiotika und Virustatika*. Die Prophylaxe dient dazu, das Risiko einer Infektion zu minimieren. Auch das Krebsrisiko liegt aufgrund der Immununterdruckung deutlich hoher, deshalb rat man besonders diesen Patienten, regelmaBige Krebsvorsorge- und Fruherkennungsuntersuchungen durchfuhren zu lassen.⁶

1.1.2 Anwendung in der orthopadischen Chirurgie

Der medizinische Begriff Orthopadie deckt den gesamten Bereich des menschlichen Stutz- und Bewegungsapparats ab; Bei Chirurgie spricht man von einer Behandlung durch einen operativen Eingriff.⁷

Die Haut ist das groBte Organ des Menschen und weist sehr viele wichtige Funktionen auf. Sie ist gleichzeitig Atem-, Stoffwechsel- und Schutzorgan. Durch das Offnen der Haut wird die Schutzfunktion gestort und es gelangen sehr schnell Keime oder andere Krankheitserreger in den Korper.⁸ Eine prophylaktische Antibiotikaeinnahme (kurz vor und/oder nur nach der Operation) kann das Risiko auf eine Infektion durch einen bakteriellen Krankheitserreger senken.

1.2 Entdeckung von Antibiotika

Den Grundstein der Entdeckung von Antibiotika legte Paul Ehrlich. Er fand heraus, dass einige Bakterien die Fahigkeit besaBen, einen Farbstoff aufzunehmen und sich zu verfarben. Somit suchte er ein Molekul, das sich wie ein Farbstoff verhielt aber die Bakterien zerstorte. Er begann seine Forschung mit dem Arzneimittel Atoxyl und veranderte dieses 605 Mal. Beim 606 Male totete es das Bakterium. Seine Versuche fuhrte er an mit Bakterien infizierten Kaninchen aus. So hatte er das erste Antibiotikum erschaffen, das er „Salvarsan“ oder auch „Zusammensetzung 606“ nannte. Mithilfe dieses Antibiotikums konnte das Bakterium getotet werden, das verantwortlich fur Syphilis* war.^{9 10}

Die groBte Entdeckung machte aber Alexander Fleming (1881­1955). Er war im September 1928 aus seinem Urlaub zuruckgekehrt und fand in seinem Labor eine Petrischale mit Menschheit darauf hin, dass sie Antibiotika schnell verlieren wurden, wenn sie unbehutsam damit umgingen und es verantwortungslos anwendeten.

1.3 Arten von Antibiotika

Antibiotika wird bei leicht behandelbaren Infektionen in Tablettenform verordnet. Bei komplizierten Krankheiten wie z.B. Krankenhauskeimen werden meist Infusionen im Krankenhaus verabreicht, wobei spater auf Tabletten ubergegangen wird. Antibiotika werden nach ihren chemischen Strukturen unterteilt.

Eine der groBten Gruppen sind die Penicilline. Sie hemmen den Aufbau der bakteriellen Zellwand. Ebenfalls gehoren sie zu den am besten vertraglichen Antibiotika. Sie weisen geringe Nebenwirkungen auf, sodass sie sogar wahrend einer Schwa ngerschaft eingenommen werden konnen. Ahnlich wie Penicilline sind Cephalosporine, denn sie haben eine ahnliche Wirkung und Vertraglichkeit. Sie werden verschrieben, wenn der Patient eine Unvertraglichkeit gegen Penizilline hat.

Zwei weitere Gruppen, die eine gleiche Wirkung aufweisen, sind Makrolide und Tetrazycline. Sie greifen in den bakteriellen EiweiBstoffwechsel ein. Der Unterschied der beiden zu den Penizillinen und Cephalosporinen ist die Behandlungsursache. Makrolide werden haufig bei Magenschleimhautentzundungen oder Magengeschwure verschrieben, wobei Tetrazycline vor allem bei Atemwegsinfektionen angewendet werden.

Ebenfalls koexistieren Gyrasehemmer oder Chinolone, die die DNA der Bakterien angreifen und so deren Stoffwechsel storen.

Tuberkulostatika, die eine noch andere chemische Struktur aufweisen, werden bei Tuberkulose verabreicht.

Wieder eine andere Gruppe namens Sulfonamide wirkt bakteriostatisch und stort die Nukleinsauresynthese* ,indem sie in den Folsaurezyklus* einschreiten.

SchlieBlich werden Antibiotika wie Aminoglykoside, Carbapeneme oder Glycopeptide bei schweren Infektionen eingesetzt. Zu diesen schweren Infektionen zahlen unter anderem Krankenhauskeime, sowie Lungen- und Herzinnenhautentzundungen.¹¹

1.4 Klassifizierung von Antibiotika

Wie soeben beschrieben, werden die Antibiotika nach verschiedenen Arten klassifiziert. Doch aufgrund von zunehmenden Resistenzen stuft die Weltgesundheitsorganisation (WHO) die Antibiotika in drei neue Kategorien ein. Das neue Einteilungssystem heiBt „AWaRe-Einteilung“. Was diese Abkurzungen bedeuten wird in der nun folgenden Tabelle erlautert.¹²

Tabelle 1: Arten von Antibiotika

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2 Antibiotikaresistenz

2.1 Begriffserklarung

Man spricht von Antibiotikaresistenz, wenn Bakterien widerstandsfahig gegen Antibiotika sind. Bei der Einnahme von Antibiotika gegen resistente Bakterien kommt es nicht zum Absterben beziehungsweise zur Wachstumshemmung. Aber nicht nur Bakterien konnen Resistenzen bilden, sondern auch Pilze, Protozoen* und Parasiten. Resistenzen treten haufig dort auf, wo viel Antibiotika verwendet wird, beispielsweise in der Medizin und in der Tierhaltung.

„Resistent gegen Antibiotika werden also nicht der Mensch oder das Tier, sondern die Bakterien.“¹³

2.2 Arten von Resistenzen

Es gibt einige Arten von Resistenzen, die Bakterien bilden konnen; diese werden je nach Ursprung in verschiedene Klassen eingeordnet.¹⁴

Tabelle 2: Arten von Resistenzen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3 Ursache und Ausbreitung

Dass Bakterien eine Resistenz gegen etwas entwickeln konnen, ist ein naturliches Phanomen und dieses gibt es schon seit Beginn des Lebens. Die Bildung von Resistenzen kann nicht verhindert, sondern nur verlangsamt werden. Durch die fehlerhafte Anwendung in der Medizin und in der Tierhaltung konnen sich Resistenzen bilden und verbreiten. Doch auch ein vorzeitiger Abbruch der Behandlung durch Antibiotika begunstigt die Entstehung resistenter Bakterien.

2.3.1 Genetische Voraussetzung

Bakterien konnen auf zwei Wege eine Resistenz bilden. Zum einen mit dem vertikalen Gentransfer und zum anderen mit dem horizontalen Gentransfer. Beide konnen auf naturlichem Wege geschehen, wobei der horizontale Gentransfer ebenfalls im Labor erfolgen kann.

2.3.1.1 Vertikaler Gentransfer

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bei dem vertikalen Gentransfer wird das Erbmaterial nur an die Nachkommen der gleichen Art weitergegeben. Die Mitose ist der naturliche Vermehrungsmechanismus der Bakterien. Diese besteht aus funf Phasen; Prophase, Promethaphase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Zwischen zwei Zellteilungen gibt es die Interphase, bei der die Zelle auf die nachste Teilung vorbereitet wird. Hierzu wird das Erbgut verdoppelt und auf Mutationen gepruft. Eine Resistenz tritt aufgrund von einer Mutation auf, die direkt an die Tochterzellen weitergegeben wird.

Eine Mutation ist eine Veranderung im Erbgut (DNA), die bei der Verdopplung der DNA (Replikation) auftreten kann.¹⁵ Wenn es zu einer Mutation kommt und diese verursacht, dass ein Bakterium Antibiotika abwehren kann und sich im Anschluss in einer gesamten Population ausbreitet, redet man von Mutanten.¹⁶

2.3.1.2 Horizontaler Gentransfer

Der groBte Unterschied zwischen dem vertikalen und horizontalen Gentransfer ist, dass bei dem horizontalen das Erbmaterial auch an nicht verwandte Arten (von einem Organismus auf einen anderen) weitergegeben werden kann. Dies passiert meistens mit Hilfe der Transformation, Transduktion oder Konjugation.¹⁷

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

a. Transformation:

Bei der Transformation bilden Bakterien eine Resistenz, indem sie DNA-Bruchstucke von abgestorbenen Bakterien aufnehmen und in ihre eigene DNA einbauen. Befindet sich im Bruchstuck das Gen, das eine Resistenz hervorruft, so werden auch die Bakterien resistent, die das Buchstuck aufnehmen.¹⁸

b. Transduktion:

In der Transduktion spielen Phagen eine sehr wichtige Rolle. Phagen sind Viren, die die Bakterien befallen. Sie schleusen ihr Erbgut (RNA) in die Zelle ein und vermehren sich dort weiter. Die RNA der Phagen baut sich entweder in das Erbgut der Zelle ein oder sie schwimmt frei im Zellkorper herum. Wenn die RNA nicht eingebaut wird, verandern die Phagen den Stoffwechsel der Zelle so, dass sie sich problemlos weiter vermehren konnen. Nach der Vermehrung wird die Zellmembran aufgelost und die Phagen befallen erneut Zellen, an denen sie diesen Vorgang wiederholen.

Wird die RNA der Phagen jedoch in das Erbgut der Zelle eingebaut, so wird diese nur bei der Zellteilung (Mitose) an die Tochterzellen weitergegeben; diese Phagen werden temperente Phagen genannt. Gleichzeitig kann die veranderte DNA per Konjugation auf andere Bakterien ubertragen werden.¹⁹

c. Konjugation:

Plasmide sind kleine Ringe aus doppelstrangiger DNA, die sich selbststandig replizieren d. h. vermehren konnen. Ihre Funktion bei der Konjugation ist auBerst wichtig. Durch sogenannte Plasmabrucken* werden Erbinformationen ausgetauscht, indem eine Kopie des Plasmides ubertragen wird (siehe Abbildung 3).²⁰

Enthalt ein Plasmid das Gen, das eine Resistenz hervorruft, so wird die Zelle, die das Plasmid erhalt, ebenfalls resistent. Doch nicht jede Zelle kann eine Plasmabrucke bilden. Nur Zellen mit dem sogenannten Fertilitatsfaktor* (F+-Faktor) konnen diese Brucke bauen. Aus dem Grund nennt man diese Art von Zellen dementsprechend F+-Zelle.²¹ Die Zelle, die die Kopie erhalten hat, wird ebenfalls zur F+-Zelle.

2.3.2 Massenverwendung

Seit der Erfindung und dauerhaften Nutzung von Antibiotika haben sich immer wieder neue Resistenzen gebildet. Alleine in Deutschland wurden im Jahre 2016 666 Tonnen Antibiotika durch Krankenhauser, Arzte und Apotheker verabreicht. Die Antibiotikaabgabemenge in der Tiermedizin belief sich auf 742 Tonnen.²² In Europa sterben jedes Jahr etwa 33.000 Menschen an einer antibiotikaresistenten bakteriellen Infektion. In Belgien werden diese Todesfalle auf 530 pro Jahr geschatzt.²³

2.3.2.1 Massenverwendung in der Medizin

Dass Antibiotika in der Medizin haufig benutzt werden, ist nichts Neues. Nicht nur die Menschheit steht unter Druck, neue Arten von Antibiotika zu erforschen, sondern durch den Selektionsdruck auch die Bakterien selbst.

„Selektionsdruck bezeichnet die Einwirkung (den „Druck“) eines Selektionsfaktors auf eine Population von Lebewesen. Selektionsfaktoren sind Umweltfaktoren, die einen Einfluss auf das Uberleben einer Population in einer bestimmten Umwelt haben.“²⁴

Der Antibiotikaverbrauch war in der Vergangenheit und ist auch heutzutage unter anderem aus dem Grund so hoch, da Antibiotika oftmals nicht konsequent und richtig angewendet werden. So werden sie zum Beispiel bei einer Krankheit verschrieben, die durch Viren ausgelost wird und wie schon lange bekannt ist, wirken Antibiotika nicht gegen Viren.

[...]

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¹ https://www.deutsche-apotheker-zeitung.de/daz-az/2014/daz-47-2014/zitate-der-woche [30.03.2021]

² Vgl. PALESCH, Anja: Leitfaden. Ambulante Pflege. 4. Auflage. Munchen: Elsevier 2016 (S. 613)

³ https://www.maennergesundheitsportal.de/themen/medikamente/antibiotika/was-sind- antibiotika/ [12.07.2020]

⁴ Vgl. https://www.gesundheit.gv.at/gesundheitsleistungen/medikamente/antibiotika [12.07.2020]

⁵ Vgl. https://www.hausmed.de/medikamente/wirkstoffgruppe/antibiotika [30.03.2020]

⁶ Vgl. ADAM, Claudia / Mihm Janine: Immunsystem und Immunsuppressiva. https://lebertransplantation.eu/transplantation/nach-der-transplantation/immunsystem-und- immunsuppressiva#header [22.02.2021]

⁷ Vgl. https://www.lilium-klinik.de/fachgebiete/orthopaedische-chirurgie [22.02.2021]

⁸ Vgl. https://www.unserehaut.de/de/unsere-haut/Funktion.php [22.02.2021]

⁹ Vgl. QUIGLEY, Tyler: Die Geschichte der Antibiotika. https://askabiologist.asu.edu/antibiotika- vs-bacterien [30.09.2020]

¹⁰ Vgl. https://www.geo.de/magazine/geo-chronik/19648-rtkl-antibiotika-wie-alexander- fleming-durch-eine-schlamperei-das [12.07.2020]

¹¹ https://www.deutsche-familienversicherung.de/krankenzusatzversicherung/ratgeber/artikel/antibiotika-und- antibiotika-behandlung-arten-einnahme-nebenwirkungen/ [28.03.2021]

¹² https://aware.essentialmeds.org/groups [23.12.2020]

¹³ Vgl. https://www.richtig-ist-wichtig.ch/was-ist-antibiotikaresistenz/ [02.03.2021]

¹⁴ Vgl. EMRAH, Hircin: Antibiotikaresistenz. https://flexikon.doccheck.com/de/Antibiotikaresistenz [19.09.2020]

¹⁵ Vgl. https://www.agrarzeitung.de/agrar-lexikon/Gentransfer/ [02.03.2021]

¹⁶ Vgl. BRECHNER, Elke: KOMPAKTLEXIKON DER BIOLOGIE. Mutante https://www.spektrum.de/lexikon/biologie-kompakt/mutante/7878 [02.03.2021]

¹⁷ Vgl. https://www.transgen.de/lexikon/1586.gentransfer-horizontal-vertikal.html [11.02.2021]

¹⁸ Vgl. BRECHNER, Elke: KOMPAKTLEXIKON DER BIOLOGIE. Transformation. https://www.spektrum.de/lexikon/biologie-kompakt/transformation/11976 [11.02.2021]

¹⁹ Vgl. ANHAUSER, Marcus: LEXIKON DER BIOLOGIE. Bakteriophagen. https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/bakteriophagen/6895 [11.02.2021]

²⁰ Vgl. https://www.biologie-seite.de/Biologie/Konjugation_(Biologie) [05.03.2021]

²¹ Vgl. https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/biologie/artikel/plasmide# [05.03.2021]

²² Vgl. ADLER, N.: Antibiotika und Antibiotikaresistenzen in der Umwelt. Hintergrund, Herausforderungen und Handlungsoptionen. https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/479/publikationen/181012_uba _hg_antibiotika_bf.pdf [25.02.2021]

²³ Vgl. https://www.belgiqueenbonnesante.be/fr/donnees-phares-dans-les-soins-de-sante/hopitaux-generaux/qualite/l-utilisation-inappropriee-d-antibiotiques-en-tant-que-principale-cause-de-la-resistance-aux-antibiotiques#:~:text=En%20Belgique%2C%20on%20estime%20le,le%20cas%20%C3%A9ch%C3 %A9ant%2C%20adapt%C3%A9e2. [02.03.2021]

²⁴ https://www.biologie-seite.de/Biologie/Selektionsdruck [25.02.2021]