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Ente­ro­bac­te­riaceen stel­len zuneh­mend ein Pro­blem darBild: JLU Gießen

Hier­bei han­delt es sich um ein beweg­li­ches gene­ti­sches Ele­ment, das die Resis­tenz gegen bestimm­te Anti­bio­ti­ka auf unter­schied­li­che Bak­te­ri­en über­trägt. Die­ser Mecha­nis­mus kann das Risi­ko für schwer ein­zu­däm­men­de Infek­ti­ons­aus­brü­che in Kran­ken­häu­sern erhöhen.

Mul­ti­re­sis­ten­te Bak­te­ri­en, gegen die ver­schie­dens­te Anti­bio­ti­ka macht­los sind, stel­len Ärz­te und Gesund­heits­be­hör­den in Deutsch­land immer häu­fi­ger vor kaum lös­ba­re Pro­ble­me. Für Kran­ken­haus­in­fek­tio­nen spie­len neben den bekann­ten Sta­phy­lo­coc­cus-aure­us-Stäm­men zuneh­mend mul­ti­re­sis­ten­te gram­ne­ga­ti­ve Bak­te­ri­en – Ente­ro­bac­te­riaceen – eine wich­ti­ge Rol­le. Bei einem aktu­el­len Aus­bruch in einem hes­si­schen Kran­ken­haus konn­ten DZIF-Wis­sen­schaft­ler aus Gie­ßen gehäuft ver­schie­de­ne gram­ne­ga­ti­ve Bak­te­ri­en nach­wei­sen, die gegen Car­ba­pe­nem resis­tent waren. Car­ba­pe­neme sind breit wirk­sa­me Anti­bio­ti­ka, die als Reser­ve­an­ti­bio­ti­ka in Not­fäl­len zum Ein­satz kom­men. Die For­scher iden­ti­fi­zier­ten bei die­sen Stäm­men ein beweg­li­ches gene­ti­sches Ele­ment, ein Plas­mid, das für die Resis­tenz ver­ant­wort­lich ist. Die­ses neu ent­deck­te Mul­ti­re­sis­tenz­plas­mid kann auf unter­schied­li­che Kei­me über­tra­gen wer­den und stellt somit eine ganz neue Dimen­si­on für Aus­brü­che dar. Bei einer Infek­ti­on mit neu auf­tre­ten­den Car­ba­pe­nem-resis­ten­ten Erre­gern kann eine aus­weg­lo­se Situa­ti­on ent­ste­hen, in der es kei­ne Behand­lungs­op­ti­on mehr gibt.

„Genau an die­sem Punkt set­zen die Akti­vi­tä­ten der For­schungs­ein­heit „Kran­ken­haus­kei­me und Anti­bio­ti­ka­re­sis­ten­te Bak­te­ri­en“ des DZIF an“, erklärt Prof. Dr. Tri­nad Cha­kra­b­or­ty, Co-Koor­di­na­tor der For­schungs­ein­heit und Direk­tor des Insti­tuts für Medi­zi­ni­sche Mikro­bio­lo­gie in Gie­ßen. Dabei kon­zen­trie­ren sich die Arbei­ten im DZIF auf ein ver­bes­ser­tes Hygie­nema­nage­ment, um die Wei­ter­ver­brei­tung mul­ti­re­sis­ten­ter gram­ne­ga­ti­ver Bak­te­ri­en ein­zu­däm­men und Stra­te­gien zur Bekämp­fung neu auf­tre­ten­der Infek­tio­nen und Resis­ten­zen zu entwickeln.

Die DZIF-Bio­in­for­ma­tik am Stand­ort Gie­ßen ist in der Lage, Genom­se­quen­zie­rungs-Daten zu ana­ly­sie­ren und schnell und prä­zi­se die ver­ant­wort­li­chen Resis­tenz­ge­ne, die mög­li­chen Über­tra­gungs­me­cha­nis­men und die Aus­bruchs­stäm­me zu iden­ti­fi­zie­ren. Im Mit­tel­punkt steht dabei die Unter­su­chung beweg­li­cher gene­ti­scher Ele­men­te, zum Bei­spiel von Plasmiden.

Bei dem aktu­el­len Aus­bruch 2014 in Hes­sen konn­ten die Wis­sen­schaft­ler gehäuft ver­schie­de­ne gram­ne­ga­ti­ve Bak­te­ri­en (Cit­ro­bac­ter freun­dii, Ente­ro­bac­ter aero­ge­nes, Esche­ri­chia coli, Kleb­si­el­la oxy­to­ca u.a.) nach­wei­sen, die auf­grund ihrer Resis­tenz gegen Car­ba­pe­neme (KPC‑2) als soge­nann­te 4MRGN-Erre­ger klas­si­fi­ziert wur­den. Dazu zäh­len die mul­ti­re­sis­ten­ten gram­ne­ga­ti­ven Bak­te­ri­en mit Resis­ten­zen gegen Acylurei­do­pen­cil­li­ne, Cepha­lo­s­po­ri­ne der 3. und 4. Genera­ti­on, Car­ba­pe­neme und Fluorchinolone.

Die in die­sem Fall unge­wöhn­lich brei­te Spe­zi­es­ver­tei­lung bei glei­chem Resis­tenz­mus­ter mach­te die Anwe­sen­heit eines extrem beweg­li­chen gene­ti­schen Resis­tenz­ele­men­tes wahr­schein­lich. Zur Über­prü­fung wur­den 21 reprä­sen­ta­ti­ve KPC-2-posi­ti­ve Stäm­me in der Medi­zi­ni­schen Mikro­bio­lo­gie der JLU Gie­ßen sequen­ziert. Die anschlie­ßen­de bio­in­for­ma­to­ri­sche Aus­wer­tung der Daten konn­te das blaKPC-2-Gen auf einem bestimm­ten Plas­mid loka­li­sie­ren, das bei jedem der unter­such­ten Iso­la­te vor­han­den war. Dies beweist, dass die Häu­fung der Car­ba­pe­ne­ma­se-expri­mie­ren­den Bak­te­ri­en kein Zufall war, son­dern durch die rasan­te Aus­brei­tung eines spe­zi­fi­schen Resis­tenz-Plas­mids ver­ur­sacht wur­de. Die­se Unter­su­chung beschreibt welt­weit erst­mals den nos­o­ko­mia­len – im Kran­ken­haus erwor­be­nen – Aus­bruch eines Car­ba­pe­ne­ma­se tra­gen­den beweg­li­chen gene­ti­schen Ele­ments. Die Car­ba­pe­ne­ma­se ist ein Enzym, das Car­ba­pe­neme unwirk­sam macht und damit Resis­tenz gegen die­ses Anti­bio­ti­kum ver­leiht. Ein Mul­ti­re­sis­tenz­plas­mid, das auf unter­schied­li­che Kei­me über­tra­gen wer­den kann, tritt somit an die Stel­le der Ver­brei­tung eines klas­si­schen resis­ten­ten Krankenhauskeims.

Beson­ders gefähr­lich kann es wer­den, wenn ein sol­ches Plas­mid auf patho­ge­ne Kei­me wie Esche­ri­chia coli oder Kleb­si­el­la pneu­mo­niae über­tra­gen wird. Die Infek­ti­on mit einer Kom­bi­na­ti­on aus krank­ma­chen­dem Erre­ger und Anti­bio­ti­ka­re­sis­tenz kann mög­li­cher­wei­se nicht mehr the­ra­piert wer­den. Eine wei­te­re kaum abschätz­ba­re Bedro­hung ent­steht, wenn ein gene­se­ner Pati­ent die mul­ti­re­sis­ten­ten Erre­ger mit nach Hau­se nimmt. Das Risi­ko für sei­ne Umge­bung, Fami­lie und Kol­le­gen ist kaum abschätzbar.

Die im Insti­tut für Medi­zi­ni­schen Mikro­bio­lo­gie in Gie­ßen vor­han­de­ne Infra­struk­tur sowie die erfolg­rei­che Zusam­men­ar­beit mit den Lan­des- und Bun­des­be­hör­den, dem Natio­na­len Refe­renz­zen­trum für gram­ne­ga­ti­ve Kran­ken­hau­ser­re­ger und dem RKI ermög­lich­te es welt­weit erst­ma­lig, die epi­de­mio­lo­gi­schen Zusam­men­hän­ge noch wäh­rend des Aus­bruchs­ge­sche­hens inner­halb weni­ger Tage auf­zu­klä­ren. Auf die­se Wei­se konn­te die Quel­le schnell iden­ti­fi­ziert und der Aus­bruch been­det wer­den. In Zusam­men­ar­beit mit dem NRZ wur­de hier­zu außer­dem eine spe­zi­fi­sche dia­gnos­ti­sche PCR-Metho­de ent­wi­ckelt und bestä­tigt, um wei­te­re Aus­brü­che schnell und effek­tiv erken­nen und bekämp­fen zu kön­nen. „Die­ses Bei­spiel illus­triert ein­drucks­voll die Mög­lich­kei­ten der mole­ku­la­ren Epi­de­mio­lo­gie im DZIF“, unter­streicht Chakraborty.

Laut DZIF-Spre­cher Prof. Dr. Mar­tin Krön­ke hat sich die schlei­chen­de Aus­brei­tung mul­ti­re­sis­ten­ter Erre­ger in Deutsch­land inzwi­schen zu einer Bedro­hung unbe­kann­ten Aus­ma­ßes ent­wi­ckelt. Die­se Ent­wick­lung wird das Öffent­li­che Gesund­heits­we­sen in Zukunft vor gro­ße Pro­ble­me stellen.