Antibiotika in der Veterinärmedizin : Neue Kenntnisse zu den Folgen des Antibiotikaeinsatzes hinsichtlich Resistenzentwicklungen und Umweltkontaminationen sowie innovative Maßnahmen zur Reduktion von Gefahren für das Ökosystem

Sowohl in der Human- als auch der Veterinärmedizin sind Antibiotika unerlässliche Therapeutika bei der Behandlung von mitunter schwersten Infektionskrankheiten. Das vermehrte Auftreten von Therapieversagen durch resistent gewordene Bakterien ist jedoch eine besorgniserregende Entwicklung der letzten Jahrzehnte, die es im Sinne des „One-Health“-Konzeptes zu stoppen gilt. Kenntnisse zur Umweltkontamination durch Antibiotika, Resistenzentstehung bei kommensalen Bakterien und mögliche Wirkungen auf Nachbartiere in der Nutztierhaltung sind jedoch noch lückenhaft. Die in dieser Arbeit zusammengefassten Ergebnisse liefern einen wesentlichen Beitrag und neue Kenntnisse zu den Folgen des Antibiotikaeinsatzes auf kommensale Bakterien bei Nutztieren sowie innovative Maßnahmen, um potentielle Gefahren für die Umwelt zu minimieren.

Im Rahmen mehrerer Studien wurde der Effekt von oralen und parenteralen Antibiotikabehandlungen bei Nutztieren (Schwein, Geflügel) auf kommensale Darmkeime untersucht. Darüber hinaus wurden Daten zur Umweltkontamination in Form von resistenten kommensalen Keimen sowie Antibiotika oder deren Metaboliten im Stall der behandelten Tiere gesammelt. Zudem wurde der Effekt einer antibiotischen Behandlung einer Tiergruppe auf unbehandelte Sentineltiere untersucht. Die Mehrzahl der durchgeführten Antibiotika-Behandlungen führte dabei zu einer Selektion und Amplifizierung von resistenten Darmbakterien bei den medikierten Tieren. Antibiotische Rückstände waren sowohl nach oraler als auch parenteraler Applikation im Stallstaub nachweisbar. Zudem wiesen unbehandelte Sentineltiere nahe der behandelten Tiere messbare Antibiotikaspiegel in Urin und Blut sowie resistente Darmkeime auf. Weiterführende Untersuchungen wiesen darauf hin, dass die direkte Übertragung resistenter Keime eine größere Gefahr bei der Resistenzentstehung unbehandelter Kontrolltiere zu spielen scheint als die Aufnahme subinhibitorischer Antibiotikakonzentrationen aus dem Stallstaub.

Um auch zukünftig Infektionskrankheiten bei Tieren mit Antibiotika mit einer positiven Nutzen-Risiko-Bilanz therapieren zu können, wurden verschiedene Maßnahmen hinsichtlich ihrer Eignung untersucht, potentielle Risiken eines Antibiotikaeinsatzes beim Nutztier für die Umwelt (u.a. Rückstände in der Tierumgebung oder Rückstände in der Umwelt durch ausgebrachte Gülle) zu verringern. Zum einen wurde ein Pilz-mediierter Antibiotikaabbau durch Xylaria longipes für das exklusiv in der Veterinärmedizin eingesetzte Fluorchinolon Enrofloxacin untersucht. Die zur Risikoabschätzung bewerteten Parameter der antibakteriellen Restaktivität und der Zytotoxizität demonstrierten, dass diese Methode bestens geeignet ist, um Risiken für die Umwelt nach dem Ausbringen von kontaminierter Gülle zu minimieren. Darüber hinaus wurde nach einer „umweltfreundlichen“ orale Fütterungsform von Antibiotika gesucht, da große Tiergruppen oftmals über eine orale Medikation mit Arzneistoffen behandelt werden und sich dementsprechend Probleme hinsichtlich Rückstandsbildung in der Umwelt sowie Resistenzbildung ergeben können. Dabei zeigte sich, dass in Abhängigkeit von der Fütterungsform unterschiedlich hohe Rückstandsmengen des Antibiotikums im Tierstall nachgewiesen werden konnten, welche mit der Staubentstehung während des Fütterungsvorgangs korrelierten. Unerwartet war die Feststellung, dass die Art der oralen Medikation einen erheblichen Einfluss auf die Resistenzentstehung bei kommensalen Darmkeimen haben kann, was möglicherweise unterschiedlicher Darmpassagezeiten der Formulierungen geschuldet ist. In einem weiteren Ansatz wurde erstmals der Einfluss verschiedener Haltungsformen auf die Resistenzentstehung von kommensalen Keimen bei der oralen antibiotischen Behandlung von Puten untersucht. Unterschiedliche Haltungsformen hatten dabei trotz des variierenden Kontaktes zu kontaminierter Einstreu keinen Einfluss auf die Entstehung von resistenten Keimen, jedoch zeigte sich durch eine Umstallung der Tiere in einen gereinigten Stall ein Vorteil hinsichtlich des Anteils an resistenten Keimen.

Die Verlässlichkeit unterschiedlicher Medikationssysteme bei einer oralen Medikation wurde im praktischen Alltag bei der Therapie von Atemwegserkrankungen bei Ferkeln untersucht. Hierfür wurde nicht nur die klinische Beurteilung der Tiere, sondern auch die tatsächlich ins Futter eingemischte Menge des Antibiotikums sowie die Konzentration des Antibiotikums im Plasma der Tiere erfasst. Die Resultate zeigten, dass im Praxisalltag noch immer Probleme bestehen können, was die Verlässlichkeit der verabreichten Antibiotikamenge angeht, da die untersuchten Futterproben z.T. zu geringe Mengen des Antibiotikums bzw. sehr inhomogene Verteilungen aufwiesen. Die klinische Besserung der Patienten ließ darüber hinaus nicht immer einen direkten Rückschluss darauf zu, ob die orale Medikation adäquat durchgeführt worden war. Unter Berücksichtigung des „One-Health“-Konzeptes muss ein umsichtiger Antibiotikaeinsatz angestrebt werden, was noch weiteren Verbesserungen bei der Umsetzung der oralen Medikation bedarf. 

Um die Effektivität von Antibiotika zu verbessern, die verwendete Menge an Antibiotika zu verringern und Resistenzbildungen zu vermeiden, wurde die Kombination verschiedener Antibiotika mit Substanzen aus der Gruppe der H1-Antihistaminika auf die bakterielle Empfindlichkeit verschiedener Bakterien untersucht. In vitro erwiesen sich verschiedene Wirkstoffkombinationen als synergistisch wirksam (u.a. Mepyramin und Florfenicol). Eine solche Kombination konnte darüber hinaus in vivo beim Schwein der Anteil an resistenten kommensalen Keimen im Gegensatz zur Monotherapie verringern. Zukünftige Studien sind daher erforderlich, um diesen positiven Effekt weiter herauszuarbeiten, z.B. durch verbesserte pharmakokinetische Parameter der Arzneistoffe.

Neben neuen Erkenntnissen bzw. ergänzenden Beiträgen zur Resistenzentstehung bei kommensalen Keimen durch den Einsatz von Antibiotika beim Nutztier und zu möglichen Risiken für die Umwelt zeigt die vorliegende Arbeit deutlich, dass noch weiterer Forschungsbedarf besteht, um auch zukünftig eine antibiotische Therapie beim Nutztier mit positiver Nutzen-Risiko-Bilanz durchführen zu können. Hierfür wurde eine Vielzahl an vielversprechenden Ansatzpunkten aufgezeigt. Die gewonnenen Kenntnisse zu möglichen Reduktionsmaßnahmen ausgeschiedener Antibiotika liefern einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz, der Tiergesundheit benachbarter Tiere im Stall und zur Expositionsprophylaxe von im Stall tätigen Menschen. Neue Kenntnisse zur synergistischen Wirkung von Antibiotika mit H1-Antihistaminika betonen zudem die Dringlichkeit weiterer Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der Pharmakologie und Pharmazie.

Die im Rahmen der vorgestellten Publikationen gewonnenen speziesübergreifenden Erkenntnisse liefern einen wesentlichen Wissenszuwachs auf dem Gebiet der Pharmakologie, Toxikologie und Pharmazie und können zukünftig helfen, die antibakterielle Therapie beim Tier zu optimieren.