Die Gefahren bei der Nutzung von Abwasser für die städtische Landwirtschaft
Weltweit werden fast 20 Millionen Hektar an trockenen Bodenflächen mit Abwasser bewässert. Hierdurch werden 10 % der globalen Nahrungsmittel produziert. Ungeachtet der erheblichen Wasserverwendung ist fast nichts über die Präsenz, Entwicklung oder Ausbreitung antibiotikaresistenter Bakterien und Gene – oder über deren mögliche Übertragung auf Mensch und Tier über die Nahrungskette – bekannt. Zur Schließung dieser Lücke machten sich die Forscher des EU-finanzierten Projekts ARBUATEM daran, das Bewusstsein für die Gefahren der Abwassernutzung in der städtischen Landwirtschaft in Ländern mit geringem und mittlerem Einkommen (Low and Middle-Income Countries, LMICs) zu schärfen. „Das Ziel des Projekts ist die gründliche Untersuchung der Bedeutung von Umwelt und Abwasser als Ursache für das Auftreten und die Ausbreitung antimikrobieller Resistenz in zwei afrikanischen Ländern“, sagt Projektkoordinator Laura Piddock. „Über die Messung des Potenzials von in der städtischen Landwirtschaft verwendetem Abwasser zur Ausbreitung der antibakteriellen Resistenz in LMICs werden wir unsere Nahrungsketten besser schützen können.“ Die Resistenz verstehen Das Projekt zielt auf eine Verbindung von Landwirtschaft, Umwelt und Gesundheit ab. In Ländern mit geringem und mittlerem Einkommen ist die städtische Landwirtschaft von urbanen Landwirten entwickelt worden, um die Stadtbewohner mit Nahrung zu versorgen. Aufgrund des Wassermangels und der Kosten verwenden städtische Landwirte üblicherweise unbehandeltes Abwasser für die Bewässerung. Forscher nahmen in drei verschiedenen Städten aus Kanälen in der Nähe von landwirtschaftlichen Feldern zufällige Proben von Abwasser, das in der städtischen Landwirtschaft verwendet wird. Bei den drei Städten handelt es sich um Ouagadougou in Burkina Faso sowie um Ngaoundere und Yaounde in Kamerun. „Unter Verwendung hochmoderner metagenomischer DNA-Sequenzierungs- und Bioinformatik-Pipelines analysierten wir die Präsenz von Bakterien und wirkstoffresistenten Genen, die sich im Abwasser befanden“, erklärt Piddock. Neben DNA-Sequenzierung griffen die Forscher von ARBUATEM zur Charakterisierung antibiotikaresistenter Strukturen von Bakteriengemeinschaften sowie antibiotikaresistenter Gene (Antibiotic Resistant Genes, ARGs) in unbehandeltem Abwasser und an den entsprechenden bewässerten landwirtschaftlichen Standorten außerdem auf analytische Chemie, Molekularbiologie, metagenomische Ansätze sowie Computerbiologie zurück. „Die neuen wissenschaftlichen Daten, die aus diesem Projekt hervorgehen, werden neue Informationen zu resistenzvermittelnden Faktoren liefern“, sagt Piddock. „Wir können anschließend an der Minimierung dieser Faktoren arbeiten, indem wir Strategien entwickeln, um die weitere weltweite Ausbreitung antibiotikaresistenter Bakterien und ARGs zu verhindern.“ Führende Stellung Europas Die antimikrobielle Resistenz (Antimicrobial Resistance, AMR) ist eine globale Bedrohung, die keine Grenzen kennt. Sie verbreitet sich sehr rasch über die Nahrungskette, über weltweite Reisen und über den Medizintourismus. Falls die Wirkstoffresistenz in LMICs nicht schnell adressiert wird, wird sich diese wahrscheinlich zu einem globalen Problem ausweiten, das die europäischen Gesundheitseinrichtungen zusätzlich belastet. „Dieses Projekt verdeutlicht die führende Stellung Europas auf dem Gebiet der AMR-Forschung“, sagt Piddock. Obwohl das Projekt noch im Gange ist, sind bereits Ergebnisse erzielt worden. „Was wir herausgefunden haben ist, dass Abwasser eine Vielzahl krankheitserregender Bakterien sowie antibiotikaresistenter Gene beherbergt“, fügt Piddock hinzu. „Alle Faktoren, die bei der antibakteriellen Resistenz beteiligt sind, wurden in diesem Abwasser entdeckt, sodass offenbar wurde, dass sie als Reservoirs für die Ausbreitung der Antibiotikaresistenz fungieren.“ Laut Piddock sind Wasseraufbereitung und gute öffentliche Gesundheitssysteme die Lösung. Bezüglich des weiteren Fortschreitens des Projekts erklärt Piddock, dass die Herausforderung darin liegen wird, Fördermittel zu erhalten, um auf den Ergebnissen aufzubauen. „Die weitere Untersuchung der dynamischen antimikrobiellen Resistenz in Abwasser-Ökosystemen und ein besseres Verständnis davon, in welchem Ausmaß exponierte menschliche und tierische Populationen betroffen sind, ist von entscheidender Bedeutung“, sagt Piddock. Am Ende des Projekts gehen laut Piddock alle Informationen in die Public Domain über, um Wissenschaftler und Entscheidungsträger dabei zu unterstützen, bessere politische Maßnahmen zur Bekämpfung der antibakteriellen Resistenz umzusetzen.
Schlüsselbegriffe
ARBUATEM, Abwasser, städtische Landwirtschaft, antibakterielle Resistenz, metagenomische DNA-Sequenzierung, Bioinformatik-Pipelines
