Social Distancing und Hygiene in Zeiten der Pandemie: ein zweischneidiges Schwert für die menschliche Gesundheit

In diesem Beitrag möchten wir euch eine Veröffentlichung von Domingues et al. vorstellen, die im Oktober 2020 im Journal mSphere erschienen ist (1). Darin wurden die Auswirkungen des Social Distancing auf die mikrobielle Diversität im menschlichen Körper und dessen Einfluss auf die Gesundheit beschrieben.

Wir alle wissen es - und die meisten von uns halten sich auch seit gut einem Jahr daran: Zu den wichtigsten Empfehlungen bei der Bekämpfung der COVID-19-Pandemie gehören die Vermeidung zwischenmenschlicher Kontakte, Desinfektion der Hände nach Berühren von Oberflächen und das Befolgen der strengen Regeln der Atemetikette (Maske, Abstand, in die Armbeuge husten usw.). Die Maßnahmen zielen darauf ab, die Ausbreitung von Viruspartikeln und Aerosolen zu verhindern. Die Quarantäne von Personen mit Verdacht auf oder bestätigter COVID-19-Infektion dient ebenfalls als Maßnahme zur Verhinderung der Virus-Übertragung.

Gleichzeitig merken wir wie uns die sozialen Kontakte zunehmend fehlen. Videokonferenzen mit Freunden können keinen Kneipenabend ersetzen, zumindest nicht ganz. Ein Abend beim Lieblingsitaliener hat aber neben Nahrungsaufnahme und Psycho-Hygiene auch gesundheitliche Auswirkungen auf uns: Soziale Verbindungen zwischen Menschen führen unter anderem auch dazu, dass die Mikroorganismen verbreitet werden, die sich gemeinsam mit den Menschen entwickelt haben und die sehr wichtig zur Erhaltung der menschlichen Gesundheit sind (3). Oder anders formuliert: Bei fehlender sozialer Interaktion verarmt unser Mikrobiom.

Das menschliche Mikrobiom geht symbiotische Beziehungen mit dem menschlichen Körper ein. Dabei liefern die Genome des gesamten körpereigenen Mikrobioms genetische Informationen, um viele komplementäre Funktionen auszuführen, die dem menschlichen Genom fehlen. Zum Beispiel helfen sie beim Abbau von Nährstoffen und Molekülen oder bei der Stimulation des Immunsystems (4). Veränderungen im Gleichgewicht des Darm-Mikrobioms (Dysbiose) sind mit einer größeren Anfälligkeit für Krankheiten und opportunistischen Infektionen verbunden, da die Abnahme der schützenden mikrobiellen Besiedelung von symbiotischen Bakterien zur Dysregulation des Immunsystems und Autoimmunerkrankungen führen kann (5). Untersuchungen zeigten, dass solche Änderungen des Mikrobioms mit der COVID-19-Prognose korrelieren (6, 7). Jedoch lagen bisher keine Daten über die Auswirkung des menschlichen Kontaktverhaltens während der COVID-19-Pandemie auf das Darm-Mikrobiom vor.

Welchen Einfluss hat also die derzeitige physische Entfernung auf das menschliche Mikrobiom?

Mikroorganismen, die zu den oralen, intestinalen und nasopharyngealen Mikrobiomen gehören, können in einem physischen, sozialen Umfeld von Person zu Person übertragen werden. Menschen, die im selben Haushalt leben, neigen eher zu ähnlichen Profilen der Bakterienarten in ihren Mikrobiomen, unabhängig von ihren genetischen Beziehungen zueinander (8). Das Zusammenleben wurde daher als einer der wichtigsten Faktoren angesehen, der die für SARS-CoV-2 typische asymptomatische Übertragung erleichtert (9). Nach Angaben des staatlichen Gesundheitsdienstes (Portugal) war dies bei 45 % von 793 neuen Fällen in Portugal im Zeitraum vom 13. bis 21. März 2020 der Fall (10). Andere Formen des sozialen Kontakts, wie in Unternehmen (19 %) und Pflegeheimen (11 %), waren auch relevant.

Es ist bekannt, dass bei Babys bereits kurz nach der Geburt die bakterielle Besiedelung beginnt (11). Vaginale Geburt und Stillzeit sorgen für frühen Kontakt mit mütterlichen Mikroorganismen und helfen bei der Etablierung der Darm- und Atemwegs-Mikrobiome, obwohl sie nicht die Hauptquelle für die mikrobielle Vielfalt im Erwachsenenalter sind (12-14).

Auch interessant: Die Rolle des Mikrobioms in der Entwicklung des Menschen.

Haut-zu-Haut- oder Sekretkontakte, die beim Küssen und Umarmen auftreten, sind somit so etwas wie Mini-Impfungen mit menschlichen Mikroorganismen im frühen Leben und deswegen besonders wichtig für die Kinder (15). Auch der Kontakt mit kontaminierten Oberflächen kann eine weitere wichtige Rolle als indirekte Quelle der Besiedlung von Mikroorganismen von einem menschlichen Mikrobiom zum anderen spielen. Babys und Kleinkinder benutzen ihre Zungen, um Spielsachen oder andere Gegenstände zu erkunden, wodurch eine Vielzahl neuer Mikroorganismen aufgenommen werden kann, von denen einige möglicherweise das Mikrobiom anreichern (16). Die systematische Desinfektion von Oberflächen und Händen kann diese indirekte Quelle der menschlichen mikrobiellen Inokulation stören.

Mehr zum Thema Desinfektion: Woher kommt eigentlich diese ständige Desinfiziererei?

Abbildung 1 verdeutlicht auf eingängliche Weise, wie die aktuellen COVID-19-Hygieneregeln auch die Wahrscheinlichkeit für die Verbreitung anderer Mikroorganismen des „guten“ menschlichen Mikrobioms verringern. Dies kann die Vielfalt von funktionellen Genen in unserem Darm-Mikrobiom reduzieren (17), was  den Menschen mittelfristig anfälliger für Krankheiten machen kann.

Dysbiose, ein Ungleichgewicht verschiedener Bakterien

Bereits 1969 beobachteten Johanson und Kollegen Unterschiede in der oropharyngealen bakteriellen Mikrobiota bei Personen mit schwerer Lungenentzündung. Jedoch wurden diese Veränderungen nicht mit der Verabreichung von Antibiotika, der Inhalationstherapie oder mit der Dauer des Krankenhausaufenthaltes in Verbindung gebracht (18). Das gesunde Mikrobiom ist eng mit der Funktion des Immunsystems verbunden. Veränderungen im Gesundheitszustand des menschlichen Wirts können drastische Auswirkungen auf die Gesundheit des Mikrobioms haben und umgekehrt (19, 20). Dysbiose im Darm wird mit vielen Immunerkrankungen wie Morbus Crohn, Colitis ulcerosa, Typ 1 Diabetes, Zöliakie, Allergie und Multiple Sklerose sowie Stoffwechselerkrankungen wie Fettleibigkeit oder Typ-2-Diabetes, Darmkrebs oder Autismus in Verbindung gebracht (21).

Mehr dazu: Auswirkungen eines gestörten Mikrobioms.

Dies ist gerade bei älteren Menschen mit einem weniger vielfältigen Darm-Mikrobiom von Bedeutung (6, 22). Es wird daher diskutiert, ob eine mögliche Interaktion zwischen Lunge und Darm-Mikrobiom besteht, welche den Verlauf von COVID-19 beeinflussen könnte (6).

Mehr dazu: Was passiert wenn, wenn ein Virus die Lunge infiziert - und unter welchen Umständen die Infektion glimpflich verläuft.

Es ist bereits bekannt, dass eine Dysbiose des Darm-Mikrobioms auch die Anfälligkeit für Influenzavirus-Infektionen erhöhen kann (6, 23). Die Autoren fragten sich also, ob die empfohlenen sozialen Distanzierungsmaßnahmen zur Verhinderung der SARS-CoV-2-Übertragung dazu führen könnten, die Anzahl anderer schwerwiegender Instabilitäten zu erhöhen. Das Brechen der Ansteckungswege verringert demnach die Übertragung von Mikroorganismen zwischen Menschen, dadurch wird eine Dysbiose begünstigt, was wiederum eine schlechte Prognose der Krankheit zur Folge haben kann (1).

Ein wichtiger Aspekt: die Übertragung von Antibiotikaresistenzen

Studien von Escudeiro et al. zeigten, dass eine positive Korrelation zwischen der Diversität von Antibiotikaresistenzgenen und der Vielfalt bakterieller Virulenzgene in den menschlichen Metagenomen besteht (24). In Anlehnung an diese Daten, konnten Domingues et al. (1) mithilfe von Computersimulationen bestätigen, dass mit sozialen Kontakten die bakterielle Übertragung von einer Person zur anderen die Hauptursache ist, die diese Korrelation erklärt. Oder anders formuliert, einfach weil Menschen sich gegenseitig kontaminieren, enden wir mit der paradoxen und unerwünschten Situation, in der Menschen mit einer höheren Vielfalt von bakteriellen Virulenzgenen erwartungsgemäß auch eine höhere Diversität an Resistenzgenen in ihren Metagenomen aufweisen (25). Allerdings ist in vielen Fällen die Antibiotikaresistenz mit der aktuellen Stoffwechselbelastung verbunden. Einfach gesagt heißt das, dass es nach Beendigung der Antibiotikabehandlung zu einem Rückgang der Resistenzen kommt, weil das entsprechende Gen nicht mehr gebraucht wird und die Bakterien dieses Gen wieder verlieren (26). In einer Metagenom-Studie wurde zudem beobachtet, dass die Vielfalt der Antibiotika-Resistenzgene und somit die die Resistenzen in menschlichen Darm-Mikrobiomen mit dem Alter bis zu einer begrenzten Stufe zunehmen (27). In diesem Zusammenhang könnten also die derzeitigen sozialen Beschränkungen, neben der Eindämmung von COVID-19, einen weiteren positiven Effekt haben, indem sie eine geringere Verbreitung von Antibiotika-resistenten Keimen während einer antimikrobiellen Therapie zur Folge haben. Diese Hypothese muss allerdings experimentell getestet werden und könnte, falls sie bestätigt wird, neue Empfehlungen für den Einsatz von Antibiotika unterstützen.

Mehr zum Thema Antibiotika: Das Ende einer Antibiotika-Ära aufgrund steigender Resistenzen.

Wie sollen wir uns verhalten?

Die Autoren des vorgestellten Artikels sehen vor allem zwei Konsequenzen der aktuellen Maßnahmen:

1. Den Verlust der biologischen Vielfalt, wenn nicht effektiv wiederhergestellt, könnte mehrjährig sein und von einer Generation zur nächsten bestehen bleiben, potenziell zu Krankheit führen und auch eine schlechtere Prognose von COVID-19 zur Folge haben.
2. Soziale Isolation und auferlegte Hygieneregeln führen zur Abnahme der Übertragung von Mikroorganismen und ihren Genen, was wiederum einen kurzfristigen positiven Effekt hinsichtlich der Übertragung von Antibiotika-Resistenzen haben kann (24, 25).

Soziale Distanzierung nach dem Ausbruch der SARS-CoV-2-Pandemie ist daher ein zweischneidiges Schwert. Es könnte sowohl negative als auch positive Auswirkungen auf die Genomdynamik des menschlichen Mikrobioms haben und es lohnt sich die Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit zu untersuchen.

Nun ist der persönliche Ermessungsspielraum unter den aktuellen Regelungen ja eher begrenzt. Dennoch möchten wir ein paar konkrete Handlungsempfehlungen aus der Studie für euch ableiten:

1. Nicht übertreiben mit der Desinfektion! Flächendesinfektion im Privathaushalt ist absolut überflüssig und eher kontraproduktiv. Hände nach dem Heimkommen lieber mit Seife waschen als desinfizieren.
2. Nicht vergessen wieder zur Normalität zurückzukehren! Die Impfkampagnen sind bereits angelaufen, eine Normalisierung der Lage ist über die nächsten Monate zu erhoffen. Dann dürfen wir nicht vergessen uns auch wieder auf die Normalität und ohne schlechtes Gewissen auf soziale Kontakte einzulassen.

Quellen / Referenzen:

1. Domingues C. P. F., Rebelo J. S., Dionisio F., Botelho A. and Nogueira T. 2020. The social distancing imposed to contain COVID-19 can affect our microbiome: a double-edged sword in human health. mSphere. 5: e00716-20.
2. Handelsmann J., Rondon M. R., Brady S. F., Clardy J. and Goodman R. M. 1998. Molecular biological access to the chemistry of unknown soil microbes: a new frontier for natural products. Chem Biol. 5: R245-R249.
3. Derovs A., Laivacuma S. and Krumina A.. 2019. Targeting microbiota: what do we know about it at present? Medicina (Kaunas). 55: 459.
4. Ubeda C. and Pamer E. G. 2012. Antibiotics, microbiota, and immune defense. Trends Immunol. 33: 459–466.
5. Keeney K. M., Yurist-Doutsch S., Arrieta M.-C. and Finlay B. B. 2014. Effects of antibiotics on human microbiota and subsequent disease. Annu Rev Microbiol. 68: 217–235.
6. Dhar D. and Mohanty A. 2020. Gut microbiota and Covid-19 - possible link and implications. Virus Res. 285: 198018.
7. Gou W., Fu Y., Yue L., Chen G.-D., Cai X. et al. 2020. Gut microbiota may underlie the predisposition of healthy individuals to COVID-19. medRxiv (pre-print server).
8. Brito I. L., Gurry T., Zhao S., Huang K., Young S. K., Shea T. P., Naisilisili W., Jenkins A. P., Jupiter S. D., Gevers D. and Alm E. J. 2019. Transmission of humanassociated microbiota along family and social networks. Nat Microbiol. 4: 964 –971.
9. Hu Z., Song C., Xu C., Jin G., Chen W., Xu X., Ma H., Chen W., Lin Y., Zheng Y., Wang J., Hu Z., Yi Y. and Shen H. 2020. Clinical characteristics of 24 asymptomatic infections with COVID-19 screened among close contacts in Nanjing, China. Sci China Life Sci. 63: 706 –711.
10. Direção-Geral da Saúde. 2020. 45% das novas infeções contraídas dentro de casa—COVID-19. https://covid19.min-saude.pt/45-das-novas-infecoes-contraidas-dentro-de-casa/.
11. Kim H., Sitarik A. R., Woodcroft K., Zoratti E. and Johnson C. C. 2020. Birth mode, breastfeeding, pet exposure, and antibiotic use: associations with the gut microbiome and sensitization in children. Curr Allergy Asthma Rep. 19: 22.
12. Bello M. G. D., Knight R., Gilbert J. A. and Blaser M. J. 2018. Preserving microbial diversity. Science. 362: 33–34.
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17. Qin J, Li R, Raes J, Arumuga M, Burgdorf KS, Manichanh C, Nielsen T, Pons N, Levenez F, Yamada T, Mende DR, Li J, Xu J, Li S, Li D, Cao J, Wang B, Liang H, Zheng H, Xie Y, Tap J, Lepage P, Bertalan M, Batto J-M, Hansen T, Le Paslier D, Linneberg AH, Nielsen HB, Pelletier E, Renault P, Sicheritz-Ponten T., Turner K., Zhu H., Yu C., Li S., Jian M. et al. 2010. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature. 464: 59–65.

18. Johanson W. G., Pierce A. K. and Sanford J. P. 1969. Changing pharyngeal bacterial flora of hospitalized patients: emergence of Gram-negative bacilli. N Engl J Med. 281: 1137–1140.
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