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Enterobakterien
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.