Der Konsum von Zigaretten hat verschiedene negative Effekte auf die Umwelt und die globale Gesundheit. In einer Studie untersuchten Forschende den direkten Einfluss von toxischen Zigarettenbestandteilen auf das Resistenzverhalten von Bakterien.
Tabakkonsum als berühmt-berüchtigter Risikofaktor
Laut Informationen der World Health Organisation (WHO) sind 18% der Todesfälle aufgrund nicht-übertragbarer Krankheiten auf den Konsum von Tabak zurückzuführen. Dabei ist besonders der sogenannte Nebenstromrauch oder Passivrauch – der den Großteil des Zigarettenrauchs ausmacht und in die Umgebungsluft abgegeben wird – der Auslöser verschiedener schwerer kardiovaskulärer und respiratorischer Erkrankungen. Für diesen Nebenstromrauch, der viele toxische und krebserregende Substanzen enthält, existiert kein „sicheres“ Expositionslevel und etwa 1,3 Millionen Nichtraucher sterben jährlich aufgrund von Nebenstromrauch.
Darüber hinaus steht das Rauchen von Zigaretten als Risikofaktor in Zusammenhang mit einer steigenden Verschreibungszahl von Antibiotika bei Rauchern. Durch den Antibiotikaeinsatz entsteht jedoch ein Selektionsdruck auf die Bakterien, der die Ausbreitung antimikrobielle Resistenzen fördert.
Einfluss von Zigarettenbestandteilen genauer untersucht
Forschende aus Deutschland und China untersuchten, ob neben dieser indirekten Auswirkung von Zigarettenkonsum auf die antimikrobielle Resistenzentwicklung auch ein direkter Effekt von toxischen Bestandteilen eine Rolle spielt. Dabei wurde der Effekt von toxischen Bestandteilen aus Zigarettenrauch (ZR) in künstlichem Lungensputum und aus Zigarettenasche (ZA) und Zigarettenfiltern (ZF) in wässriger Lösung auf die Ausbreitung antimikrobiellen Resistenzgene (ARG) aufgrund von horizontalem Gentransfer (über Plasmide) überprüft.
Pseudomonas putida soll bei der Aufklärung helfen
Die Experimente wurden mit Pseudomonas putida und im Anschluss auf gleiche Weise mit Escherichia coli durchgeführt, um die Generalisierbarkeit der Ergebnisse zu überprüfen. Jeweils ein Akzeptorstamm und ein Donorstamm, der Plasmide enthielt, die für antimikrobielle Resistenzen kodierten, kamen gemeinsam zum Einsatz.
Die Stämme wurden verschiedenen Konzentrationen ZR-Kondensat sowie ZA- und ZF-Eluat ausgesetzt. Die Forschenden wollten wissen, ob Stress bei Bakterien zu Veränderungen in der Frequenz des Plasmidtransfers führt.
Zu guter Letzt analysierten sie die kultivierten Kolonien auf gebrauchten ZF, die für einige Wochen in einen Abwasserstrom getaucht waren.
Pseudomonas putida
Weder durch ZR-Kondensat noch durch ZA- oder ZF-Eluat wurde die Kultivierung der Kolonien beeinträchtigt, jedoch konnte unter Einfluss der verschiedenen Zigarettenbestandteile eine signifikant höhere Anzahl an Plasmid-haltigen Akzeptor-Zellen festgestellt werden. Ebenso war die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies, die als Antwort auf Stress gebildet werden, signifikant erhöht.
Escherichia coli
Anders als bei P. putida beeinflussten die Zigarettenbestandteile das Wachstum der Kolonien. Während ZR-Kondensat das Bakterienwachstum steigerte, hemmte ZA-Eluat die Kultivierung. Beide steigerten signifikant die Konjugations-Rate (Verhältnis Transfer-erfolgreiche Akzeptorzellen zur Gesamtzahl Akzeptorzellen). Das ZF-Eluat hatte keinen Effekt, was möglicherweise darauf zurückzuführen ist, dass die toxischen Bestandteile aus den Filtern nicht in die wässrige Lösung übergehen.
Kolonisierung auf Filtern
Die Bakterienkolonien auf den benutzten Filtern waren signifikant reichhaltiger an antimikrobiellen Resistenzen und Humanpathogenen. Das führte die Forschenden zu dem Schluss, dass benutzte Filter scheinbar als guter und gleichzeitig durch die toxischen Bestandteile als selektiver Nährboden für Bakterien dienen.
Ein Problem, das uns alle betrifft
Auf Grundlage der Studienergebnisse argumentierten die Forschenden, dass Zigarettenkonsum durch einen gesteigerten Gentransfer und den Selektionsdruck auf gebrauchten Filtern im Abwassersystem auch einen direkten Einfluss auf die Ausbreitung antimikrobieller Resistenzen hat. Zwar ist dieser Effekt geringer als der indirekte Einfluss (Selektionsdruck durch gesteigerte Antibiotikaverschreibung), dennoch gibt es einen signifikanten Einfluss auf die globale Gesundheit, da es weltweit viele Raucher gibt, die konstant über das gesamte Jahr hinweg Zigaretten konsumieren. Jährlich landen etwa 1,57 x 10¹¹ Zigarettenfilter in den Wasserwegen, die dort jahrelang überdauern und weite Strecken zurücklegen können. Auf diesem Weg ist sowohl die Ausbreitung der Resistenzen als auch der toxischen Bestandteile in den Zigaretten, die den Boden und die Gewässer belasten, möglich.
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