Ein multiresistentes Bakterium in Gemeinschaftsumgebungen wurde untersucht

NIH-Forscher untersuchen den Zusammenfluss von Multiresistenz und Hypervirulenz bei Klebsiella pneumoniae

September 2023
Ein multiresistentes Bakterium in Gemeinschaftsumgebungen wurde untersucht

Bedeutung

Klebsiella pneumoniae- Stämme mit einer Kombination aus Hypervirulenz- und Multidrug-Resistenz-Genotypen (MDR hvKp) haben sich als Ursache für Infektionen beim Menschen herausgestellt. Die Fähigkeit dieser Mikroben, den Tod durch das angeborene Immunsystem zu verhindern, wurde noch nicht vollständig getestet. Zu diesem Zweck haben wir die Fähigkeit einer globalen Sammlung klinischer hvKp- und MDR-hvKp-Isolate verglichen, im menschlichen Blut zu überleben und der phagozytischen Abtötung durch menschliche Neutrophile zu widerstehen. Die beiden getesteten klinischen MDR-hvKp-Isolate (ST11 und ST147) wurden in menschlichem Blut und durch menschliche Neutrophile in vitro abgetötet , während die phagozytische Abtötung der klinischen hvKp-Isolate (ST23 und ST86) spezifische Antiseren erforderte . Obwohl die Daten vielfältig und oft isoliert waren, sind sie ein wichtiger erster Schritt zu einem besseren Verständnis der Wirtsabwehr gegen MDR hvKp.

Ein multiresistentes Bakterium in Gemeinschaftsumg

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Bei gesunden Menschen in der Gemeinschaft sind neue „hypervirulente“ Stämme des Bakteriums Klebsiella pneumoniae aufgetaucht. Dies veranlasste eine Forschungsgruppe an den National Institutes of Health, zu untersuchen, wie sich das menschliche Immunsystem gegen Infektionen verteidigt.

Nachdem die Wissenschaftler die Stämme Komponenten des menschlichen Immunsystems in einem Labor-Reagenzglas ausgesetzt hatten, stellten sie fest, dass einige Stämme mit größerer Wahrscheinlichkeit im Blut und Serum überleben als andere und dass Neutrophile einige Stämme eher neutralisieren als andere. Die in mBio veröffentlichte Studie wurde von Forschern des National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) des NIH geleitet.

„Diese wichtige Studie ist eine der ersten, die die Wechselwirkung dieser neu auftretenden Klebsiella pneumoniae- Stämme mit Komponenten der menschlichen Wirtsabwehr untersucht“, sagte Dr. Hugh Auchincloss, amtierender Direktor des NIAID. „Die Arbeit spiegelt die Stärke des intramuralen Forschungsprogramms des NIAID wider. „Stabile Forschungsteams mit etablierten Kooperationen ermöglichen es Forschern, auf früheren Arbeiten aufzubauen und ihre Kollegen schnell über neue und äußerst relevante Themen der öffentlichen Gesundheit zu informieren.“

Vor mehr als einem Jahrhundert identifizierten Wissenschaftler K. pneumoniae als Ursache schwerer, oft tödlicher Infektionen beim Menschen, vor allem bei Menschen, die bereits krank waren oder ein geschwächtes Immunsystem hatten, und insbesondere bei Menschen im Krankenhaus. Im Laufe vieler Jahrzehnte entwickelten einige Stämme Resistenzen gegen mehrere Antibiotika und wurden schwer zu behandeln.

Dieses Bakterium, oft als klassisches Klebsiella pneumoniae (cKp) bezeichnet, ist der dritthäufigste Erreger, der aus im Krankenhaus erworbenen Blutkreislaufinfektionen isoliert wird. Einige andere Stämme von Klebsiella pneumoniae verursachen bei gesunden Menschen in der Gemeinschaft schwere Infektionen, obwohl sie nicht multiresistent sind. Sie werden als hypervirulente Klebsiella pneumoniae oder hvKp bezeichnet. In jüngerer Zeit sind in beiden Umgebungen Stämme mit Hypervirulenz- und Multiresistenzeigenschaften , das sogenannte MDR hvKp, aufgetaucht.

NIAID-Wissenschaftler haben dieses allgemeine Phänomen bereits untersucht. In den frühen 2000er Jahren beobachteten (und untersuchten) sie aktiv virulente Stämme von Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA)-Bakterien, die in der Gemeinde der Vereinigten Staaten aufgetaucht waren und bei ansonsten gesunden Menschen weit verbreitete Infektionen verursachten.

Jetzt untersucht dieselbe NIAID-Forschungsgruppe an den Rocky Mountain Laboratories in Hamilton, Montana, ähnliche Fragen zu den neuen Klebsiella -Stämmen , etwa ob die Mikroben den Abwehrkräften des menschlichen Immunsystems entkommen können. Ihre Ergebnisse waren unerwartet: hvKp-Stämme überlebten im Blut und Serum eher als hvKp-MDR-Stämme. Und Neutrophile hatten weniger als 5 % der hvKp-Stämme neutralisiert, aber mehr als 67 % der MDR-hvKp-Stämme, von denen die meisten starben.

Die Forscher entwickelten außerdem ein Antikörperserum, das speziell darauf ausgelegt ist, Neutrophilen dabei zu helfen, zwei ausgewählte hvKp-Stämme und zwei ausgewählte MDR-hvKp-Stämme zu neutralisieren. Das Antiserum wirkte bei den hvKp-Stämmen, wenn auch nicht gleichmäßig. Diese Ergebnisse legen nahe, dass ein Impfstoffansatz zur Vorbeugung/Behandlung von Infektionen machbar ist.

Basierend auf den Ergebnissen vermuten die Forscher, dass die potenzielle Schwere der durch MDR hvKp verursachten Infektion wahrscheinlich zwischen der klassischen und der hypervirulenten Form liegt. Die Arbeit legt außerdem nahe, dass die weit verbreitete Klassifizierung von K. pneumoniae in cKp oder hvKp überdacht werden sollte.

Forscher untersuchen auch, warum MDR-hvKp anfälliger für die menschliche Immunabwehr sind als hvKp: Liegt dies an einer Veränderung der Oberflächenstruktur, die durch eine genetische Mutation verursacht wird? Oder vielleicht, weil die Kombination von Hypervirulenz- und Antibiotikaresistenzkomponenten die Fähigkeit der Bakterien verringert, sich zu vermehren und in einem Konkurrenzumfeld zu überleben.

Im nächsten Schritt wird das Forscherteam mithilfe von Maus-Infektionsmodellen die Faktoren bestimmen, die an der Anfälligkeit von MDR hvKp für die körpereigene Immunabwehr beteiligt sind. Letztendlich könnte dieses Wissen in Behandlungsstrategien einfließen, um die Schwere der Erkrankung zu verhindern oder zu lindern.

Referenz : F DeLeo et al. „Interaktion von multiresistenten hypervirulenten Klebsiella pneumoniae mit Komponenten der menschlichen angeborenen Wirtsabwehr “. mBio DOI: 10.1128/mbio.01949-23 (2023).