Multiresistent und humanpathogen

Studie zur globalen Verbreitung des S. maltophilia-Erregers

Ein internationales Konsortium unter der Leitung des Forschungszentrums Borstel, Leibniz Lungenzentrum, hat erstmals die weltweite Populationsstruktur und Verbreitung opportunistischer, multiresistenter Krankheitserreger des Stenotrophomonas maltophilia-Komplexes untersucht.

Stenotrophomonas maltophilia

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des Stenotrophomonas maltophilia Erregers. | E. Abda & I. Alio/ Mikrobiologie, Universität Hamburg

Bakterien aus dem S. maltophilia-Komplex kommen in verschiedenen natürlichen und mit dem Menschen assoziierten Ökosystemen vor. Zudem handelt es sich bei diesem Keim um einen opportunistischen Erreger, der im Krankenhaus erworbene, antibiotikaresistente Infektionen verursacht. Besonders gefährlich kann dies für Patienten mit Immunsuppression oder bereits bestehenden entzündlichen Lungenerkrankungen wie z.B. einer Mukoviszidose werden. Obwohl fast jedes Organ betroffen sein kann, sind Infektionen der Atemwege, Bakteriämie oder katheterbedingte Infektionen der Blutbahn am häufigsten.

Resistenzen sind alarmierend

Besonders alarmierend ist die inhärente Resistenz der S. maltophilia-Stämme gegen eine große Zahl von Antibiotika, was die Behandlungsmöglichkeiten stark einschränkt. Angesichts der zunehmenden Bedeutung der Erreger und der oftmals schweren klinischen Folgen einer Infektion, sind Erkenntnisse über die Virulenzfaktoren der S. maltophilia Bakterien sowie über die lokale und globale Verbreitung dringend erforderlich.

Mukoviszidose (Teil 2)

Nicht-tuberkulöse Mykobakterien (NTM) werden zunehmend aus Sputumproben bei Mukoviszidose-Patienten nachgewiesen. Von den über 100 Arten haben nur wenige NTM für den Menschen pathogene Bedeutung. Die häufigsten bei CF-Patienten kultivierten NTM sind Spezies aus dem M.-avium-Komplex und M. abscessus spp. massiliense.

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„Jüngste Berichte weisen auf die weltweite Verbreitung klar definierter und sehr erfolgreicher Untergruppen verschiedener Erreger im Krankenhausumfeld hin. Über die S. maltophilia Bakterien liegen jedoch nur wenige Informationen vor, da die Infektionen nicht routinemäßig gemeldet und systematisch analysiert werden“, betont Prof. Stefan Niemann, Leiter des Konsortiums und Leiter der Forschungsgruppe Molekulare und Experimentelle Mykobakteriologie am Forschungszentrum Borstel.

Groß angelegte genombasierte Analyse

Die Wissenschaftler/-innen eines Bioinformatik-Unternehmens und renommierter Forschungseinrichtungen aus insgesamt acht Ländern etablierten zunächst einen Genotypisierungsansatz, der die standardisierte Analyse der verschiedenen Genome von S. maltophilia-Stämmen ermöglicht, indem die Genomsequenzen in einen einzigartigen und stammspezifischen Barcode übersetzt werden (whole-genome Multilocus Sequence Types). Im nächsten Schritt führten sie eine groß angelegte genombasierte Analyse einer weltweiten Sammlung von 1.305 S. maltophilia-Isolaten aus 22 Ländern durch, um die globale Phylogenie zu definieren und die internationale und lokale Verbreitung bestimmter Subtypen zu erfassen.

Problematische Sm6-Linie

Ein wichtiges Ergebnis dieser Analyse war, dass der S. maltophilia-Komplex in insgesamt 23 Linien mit unterschiedlichem Vorkommen unterteilt ist. Stämme einer bestimmten Abstammungslinie traten weltweit auf und hatten die höchste Rate an human-assoziierten Stämmen. Zudem war diese „Sm6“ genannte Linie durch das Vorkommen wichtiger Virulenz- und Resistenzgene gekennzeichnet. „Dies deutet darauf hin, dass eine spezielle Gen-Ausstattung die Verbreitung verschiedener S. maltophilia-Subtypen im Krankenhausumfeld, d.h. unter antimikrobieller Behandlung, fördern kann“, sagt Matthias Gröschel, Erstautor der Studie von der Medizinischen Fakultät der Harvard Universität.

Übertragungswege definieren und Infektionskontrolle verbessern

Die Übertragungsanalyse konnte zudem mehrere potenzielle Ausbruchsereignisse genetisch eng verwandter Stämme identifizieren, die innerhalb von Tagen oder Wochen in denselben Krankenhäusern isoliert wurden. „Zusammen mit Studien zu anderen Krankheitserregern zeigen unsere Ergebnisse, wie eine systematische genombasierte Überwachung von S. maltophilia und anderen Erregern im Krankenhausumfeld helfen kann, um Übertragungswege zu definieren und die Infektionskontrolle zu verbessern“, fügt Thomas Kohl vom Forschungszentrum Borstel, Seniorautor der Studie, hinzu.

In Zukunft sollen weitere Forschungsprojekte auf den Weg gebracht werden, um mittels genombasierter Instrumente das Verständnis dieses aufkommenden Krankheitserregers zu vertiefen, insbesondere im Hinblick auf mögliche Übertragungswege des Erregers im Krankenhausumfeld.

 

Literatur:

Gröschel MI, Meehan CJ, Barilar I, et al.: The phylogenetic landscape and nosocomial spread of the multidrug-resistant opportunist Stenotrophomonas maltophilia. Nat Commun 11, 2044 (2020), DOI: doi.org/10.1038/s41467-020-15123-0.


Quelle: idw/Forschungszentrum Borstel - Leibniz Lungenzentrum