Studie aus Jena und Berlin

Putzen mit Probiotika reduziert gefährliche Bakterien stärker als Desinfektion

Ein Team aus Jena und Berlin hat den Einfluss verschiedener Reinigungsregimes auf Menge, Vielfalt und Resistenzen von Bakterien in Klinikzimmern untersucht. Ergebnis: Bei der Anwendung eines probiotischen Reinigungsmittels nahm die Menge der üblichen Umgebungsmikroben im Vergleich zur Desinfektionsreinigung ab. Gleichzeitig wuchs die Artenvielfalt.

Uta von der Gönna / UKJ

Im vergangenen Jahr beschrieb das Team, wie in den Stationszimmern eines Klinikneubaus die von den Patienten mitgebrachten Bakterien die Umweltkeime nach und nach verdrängten und sich nach fünf bis sieben Wochen auf Türklinken, im Waschbecken und auf dem Fußboden ein jeweils typisches Keimspektrum ausbildete. Unter den Bakterienarten befanden sich auch Krankheitserreger, pathogene Keime nahmen aber nicht zu. Doch die Forscher fanden heraus, dasss sich mit der Zeit die auf dem Boden gefundenen Resistenzgene häuften.

Anschließend analysierte das Team den Einfluss verschiedener Reinigungs- beziehungsweise Desinfektionsmethoden auf die Bakterienflora in den Klinikzimmern. „Bei der Anwendung von Desinfektionsmitteln auf Oberflächen wird zunehmend hinterfragt, ob die desinfizierende Wirkung zeitlich sehr begrenzt sein könnte, und ob sie gegebenenfalls sogar die Verbreitung von Resistenzen begünstigen könnte“, sagt PD Dr. Rasmus Leistner vom Institut für Hygiene und Umweltmedizin der Charité. 

im Waschbecken war die größte Bakterienmasse

„Es gibt Untersuchungen, die eine erneute Besiedelung von Oberflächen bereits eine halbe Stunde nach der desinfizierenden Reinigung nachweisen.“ Deshalb analysierte das Forschungsteam, ob und wie sich die Bakterienbesiedlung von Türklinke, Fußboden und Waschbecken ändert, wenn das Reinigungsmittel gewechselt wird.

Nacheinander führte es für jeweils 13 Wochen die tägliche Flächenreinigung in neun Zimmern einer neurologischen Station der Charité mit einem üblichen Desinfektionsmittel, einem Haushaltsreiniger und einem probiotischen Reinigungsmittel durch, das mit verschiedenen Stäbchenbakterien angereichert ist. Nach einer sechswöchigen Umstellungszeit wurden wöchentlich Abstrichproben von Türklinke, Fußboden und Waschbecken genommen. Von den Patienten in den Zimmern wurden Nasen- und Rektalabstriche genommen. Mithilfe 
von Sequenzierungsverfahren und PCR-Analysen bestimmten die Forscher die Menge der Bakteriengemeinschaften und deren Artenzusammensetzung.

In Bestätigung der früheren Ergebnisse fand das Team im Waschbecken die größte Bakterienmasse, gefolgt von der Türklinke. Im Vergleich der Reinigungsarten zeigte sich die jeweils ortstypische Umgebungsbesiedlung bei der probiotischen Reinigung leicht verringert, beim Waschbecken war der Effekt sogar deutlich. Die Auswertung der Mikrobenvielfalt ergab auf der Ebene der Bakterienfamilien zunächst die bereits zuvor gefundenen typischen Verteilungen für die drei Messorte, weitgehend unabhängig von der Art der Reinigung.

Desinfektion reduziert die Mikrobenvielfalt

Im Vergleich zur probiotischen Reinigung führte die Desinfektion auf den untersuchten Oberflächen aber zu einer deutlich geringeren Mikrobenvielfalt. „Wir beobachten in den Krankenzimmern eine signifikante Verschiebung 
der Umgebungsmikrobiota nach Anwendung einer probiotischen Reinigungsstrategie. Die daraus resultierenden Strukturen der mikrobiellen Ökosysteme sind komplexer und stabiler“, betont Erstautor Dr. Tilman Klassert vom Universitätsklinikum Jena. Das Patienten-Screening belege, dass dieser Effekt tatsächlich von den Putzregimes herrühren muss.

Das Team erfasste in den Proben auch zwölf Gensequenzen, die eine Resistenz gegen Antibiotika vermitteln. Durch die probiotische Reinigung traten Mikroben mit solchen Genen im Waschbecken deutlich seltener auf. „Der interessanteste Effekt, den das probiotische Reinigungsregime bewirkte, war eine signifikante Reduktion insbesondere jener Antibiotikaresistenzgene, die in den multiresistenten MRSA-Bakterien gefunden werden“, sagte die Jenaer Arbeitsgruppenleiterin Prof. Dr. Hortense Slevogt.

Erstmals ist damit der positive Effekt eines probiotischen Reinigungsregimes in einer realen klinischen Umgebung quantitativ belegt. Das heißt, dass der gezielte Einsatz von für den Menschen unbedenklichen Bakterien eine stabile Mikrobenvielfalt fördert und einer bevorzugten Besiedlung mit gefährlichen Krankheitserregern entgegenwirken kann.

Originalstudien: Klassert T.E. et al.: „Bacterial colonization dynamics and antibiotic resistance gene dissemination in the hospital environment after first patient occupancy: a longitudinal metagenetic study“, Microbiome 9, 169 (2021). doi.org/10.1186/s40168–021–01109–7 

Klassert T.E. et al.: „Comparative analysis of surface sanitization protocols on the bacterial community structures in the hospital environment, Clinical Microbiology and Infection“. Clin Microbiol Infect. 2022 Mar 7; S1198–743X(22)00109–4. doi: 10.1016/j.cmi.2022.02.032.

Interview mit Dr. Tilman Klassert

„wir erleben gerade eine Revolution in der Mikrobiologie!“

Dr. Klassert, was passiert beim Putzen mit probiotischen Putzmitteln / Synbiotika?
Dr. Tilman Klassert: Es handelt sich bei dieser Strategie um eine Reinigung mit Detergenzien, die mit Sporen von „gutartigen“ beziehungsweise nicht-pathogenen Bakterien versehen sind. Diese Sporen sind nicht nur lebensfähig, sondern entfalten durch deren Repertoire an Enzymen auch eine reinigende Wirkung. Darüber hinaus – was noch wichtiger für die Krankenhaushygiene ist – kann die gezielte Besiedlung mit diesen Mikroben eine Kolonisierung der Oberflächen durch pathogene Keime reduzieren. Das ist die Theorie des neuen Hygienekonzepts.

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Unsere Studie konnte nun belegen, dass es nach der probiotischen Reinigung zu einer signifikanten Verdrängung des Umgebungsmikrobioms kam. Das bedeutet dann auch, dass potenziell pathogene Keime in dieser Flora reduziert werden könnten. Dieser Verdrängungseffekt war besonders im Vergleich zur herkömmlichen Desinfektionsreinigung signifikant gesteigert. Das klingt erst einmal kontraintuitiv, ist aber auf die Kürze der tatsächlichen Wirkung von Desinfektionsmitteln zurückzuführen. Der Einsatz von Probiotika könnte somit nicht nur nachhaltiger sein, sondern dessen Effekt auch langlebiger. Das ist besonders relevant in Gesundheitseinrichtungen.

Unsere Gruppe konnte zudem kürzlich zeigen, dass der bakterielle Kolonisierungsprozess in Krankenhausräumen zu einem rapiden Anstieg der Antibiotika-Resistenzgene auf Oberflächen führte. Dieser Anstieg konnte in unserer Folgestudie durch die Anwendung von Probiotika vermindert werden.

Der Hersteller lobt Synbiotika schon heute als „die einzige wirklich nachhaltige und wirksame Lösung zur Aufrechterhaltung hervorragender Sauberkeit und zur Reduzierung antimikrobieller Resistenzen“. Wenn das stimmt, müsste das doch zu einer Revolution der Krankenhaushygiene führen, oder nicht?
Tatsächlich erleben wir gerade eine Revolution, allerdings in der Mikrobiologie. Besonders durch die Fortschritte in der mikrobiellen Genomik und durch die neuartigen Sequenziertechniken hat sich unser Kenntnisstand zu Mikroben signifikant weiterentwickelt. Dies ermöglicht die aus Mikroben bestehende Ökologie unserer Umgebung besser zu verstehen und zugänglich zu machen. Im medizinischen Umfeld wird das menschliche Mikrobiom, also die Gesamtheit aller uns besiedelnder Keime, immer mehr als eine Art neu entdecktes „Organ“ wahrgenommen. Wir wissen immer mehr über die positive Auswirkung eines gesunden Mikrobioms auf die leibliche und seelische Gesundheit. Dadurch wird heute auch der Einsatz von Antibiotika viel gründlicher abgewogen.

Diese Lehren aus der Medizin finden im Umgebungsmikrobiom immer mehr Anwendung, was wiederum unser Konzept einer gesunden Hygiene verändern könnte. Ein neues Hygienekonzept für Oberflächen könnte somit auf der Besiedlung durch ein gesundes Umgebungsmikrobiom beruhen statt auf einer kurzfristigen Desinfektionsstrategie. Um besser zu verstehen, was ein für den Menschen förderliches Umgebungsmikrobiom ausmacht und um es in seinen Funktionen zu verstehen, sind aber noch umfangreiche Forschungsarbeiten notwendig. Unsere Studie gibt erste Hinweise auf das Potenzial solcher Ansätze, die darauf beruhen, das Umgebungsmikrobiom nicht abzutöten, sondern gezielt zu modulieren.

Allerdings muss dieses Potenzial noch mit randomisierten klinischen Studien belegt werden. Genau das untersuchen gerade unsere Partner an der Charité im Institut für Hygiene und Umweltmedizin unter der Leitung von Prof. Petra Gastmeier. Wir freuen uns darüber, die Zusammenarbeit zu diesen Themen in Zukunft fortsetzen zu können. Demnächst werden wir das von der Medizinischen Hochschule Hannover und dem Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig aus umsetzen. Im Juli 2022 werden wir an diesen Standort wechseln und diese Themen in unserer dort neu gegründeten Forschungsgruppe „Respiratory Infection Dynamics“ im Team von Prof. Hortense Slevogt weiter vorantreiben.

Welche Bedeutung hat der bisherige Erkenntnisstand für zahnmedizinische Kliniken und Praxen?
Unsere Studie wurde zwar in einer Neurologie-Station durchgeführt, die Erkenntnisse sollten aber auf andere Gesundheitseinrichtungen übertragbar sein. Die zahnmedizinischen Einrichtungen könnten dabei besonders interessant sein. Unsere Studien haben gezeigt, dass die mikrobielle Kolonisierung der Krankenzimmer-Waschbecken vor allem durch das orale Mikrobiom – beziehungsweise die Zahnhygiene – der Patienten beeinflusst wurde. Interessanterweise zeigte die probiotische Reinigung in unserer Folgestudie gerade im Waschbecken auch die ausschlaggebende Wirkung, sowohl in der Veränderung des Mikrobioms als auch in der Reduzierung der Antibiotika-Resistenzgene, die in den Mikrobiota nachweisbar waren. Es wäre daher sicher sehr interessant, unsere Studie in zahnmedizinischen Einrichtungen zu replizieren.

Insgesamt zeigen unsere Ergebnisse, dass es möglicherweise zielführender ist, die mikrobiologische Ökologie unserer Umgebung zu verstehen und zu modulieren, als mit Desinfektionsmitteln zu versuchen, sie zu zerstören.

Das Gespräch führte Marius Gießmann.

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