Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF)
konnten die Ausbreitung eines „Multiresistenz-Plasmides“ in einem
Krankenhaus nachweisen. 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 Krankenhaus-Infektionen 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
„Kranken-hauskeime und Antibiotika-resistente Bakterien“ des DZIF an“,
erklärt Prof. Dr. Trinad Chakraborty, Ko-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, z. B. 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
sog. 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 Multiresistenz-Plas-mid,
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 (NRZ) 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.
Aktuelle Publikation
Yao Y, Imirzalioglu C, Hain T, Kaase M, Gatermann S, Exner M, Mielke M,
Hauri A, Dragneva Y, Bill R, Wendt C, Wirtz A, Domann E, Chakraborty T.
Complete Nucleotide Sequence of a Citrobacter freundii Plasmid Carrying
KPC-2 in a Unique Genetic Environment
Genome Announc. 2014 Nov 13;2(6). pii: e01157-14. doi:
10.1128/genomeA.01157-14.
Medizin am Abend DirektKontakt
Prof. Dr. Trinad Chakraborty
T +49 641-99-41250
E-Mail: trinad.chakraborty@mikrobio.med.uni-giessen.de
konnten die Ausbreitung eines „Multiresistenz-Plasmides“ in einem
Krankenhaus nachweisen. 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 Krankenhaus-Infektionen 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
„Kranken-hauskeime und Antibiotika-resistente Bakterien“ des DZIF an“,
erklärt Prof. Dr. Trinad Chakraborty, Ko-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, z. B. 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
sog. 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 Multiresistenz-Plas-mid,
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 (NRZ) 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.
Aktuelle Publikation
Yao Y, Imirzalioglu C, Hain T, Kaase M, Gatermann S, Exner M, Mielke M,
Hauri A, Dragneva Y, Bill R, Wendt C, Wirtz A, Domann E, Chakraborty T.
Complete Nucleotide Sequence of a Citrobacter freundii Plasmid Carrying
KPC-2 in a Unique Genetic Environment
Genome Announc. 2014 Nov 13;2(6). pii: e01157-14. doi:
10.1128/genomeA.01157-14.
Medizin am Abend DirektKontakt
Prof. Dr. Trinad Chakraborty
T +49 641-99-41250
E-Mail: trinad.chakraborty@mikrobio.med.uni-giessen.de
- Im Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) entwickeln bundesweit rund 200 Wissenschaftler aus 32 Institutionen gemeinsam neue Ansätze zur Vorbeugung, Diagnose und Behandlung von Infektionskrankheiten. Einer der Schwerpunkte ist die Forschung zu Krankenhauskeimen und antibiotikaresistenten Bakterien. Mehr Informationen finden Sie unter www.dzif.de.
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