Die wachsende Bedrohung durch antimikrobielle Resistenzen

Antimikrobielle Resistenz (AMR) ist ein ernstes globales Gesundheitsproblem. Es passiert, wenn Bakterien nicht mehr auf Medikamente ansprechen, die früher gegen sie gewirkt haben. Diese Situation macht Infektionen schwerer behandelbar und kann zu längeren Krankenhausaufenthalten, höheren medizinischen Kosten und einem erhöhten Risiko des Todes führen. Aktuelle Studien zeigen, dass bestimmte Bakterienarten resistenter gegen Behandlungen werden, besonders in bestimmten Regionen der Welt.

#Der Anstieg von AMR-Bakterienarten

Ein bemerkenswertes Beispiel ist eine Bakterienart namens S. Typhimurium Sequenztyp 313 (ST313), die in Afrika häufig vorkommt, besonders bei schweren Krankheitsfällen. Ein weiteres Beispiel ist eine Art von E. Coli, bekannt als Sequenztyp 131 (ST131), die weltweit verbreitet ist. Es gibt auch einen resistenten Typ von K. pneumoniae (Sequenztyp 258), der eine bedeutende Bedrohung darstellt. Ausserdem zeigt eine spezielle Art von Shigella, genannt Linie III S. sonnei, viele Formen, die resistent gegen Medikamente sind. Wenn sich diese resistenten Bakterien ausbreiten, wird es schwierig, Infektionen effektiv zu behandeln.

In einer idealen Welt würden Forscher die riesigen Mengen an genomischen Daten nutzen, um Systeme zu schaffen, die AMR vorhersagen und überwachen können. Das würde helfen, Bakterien zu identifizieren, die wahrscheinlich resistent werden, und rechtzeitig eingreifen zu können. Damit das passiert, müssen wir verstehen, wie diese Bakterien Resistenz entwickeln.

#Shigella und ihre Verbreitung verstehen

Shigella ist ein Erreger, der für schweren Durchfall bekannt ist und in den letzten Jahrzehnten häufiger als sexuell übertragbare Infektion unter Männern, die Sex mit Männern haben (MSM), geworden ist. In Ländern wie den USA und dem Vereinigten Königreich fanden Forscher heraus, dass eng verwandte Stämme von Shigella unter MSM zirkulieren, die in letzter Zeit nicht gereist sind. Diese Stämme sind oft mit sexuellen Übertragungsnetzwerken (STN) verbunden.

Studien zeigen, dass viele Arten von Shigella zirkulieren und diese Typen erheblichen Druck von antimikrobiellen Behandlungen erfahren. Dieser Druck führt zur Übernahme von Resistenzgenen und anderen Veränderungen, die den Bakterien helfen, in stark behandelten Umgebungen zu überleben. Alarmierend ist, dass sich diese resistenten Stämme schnell weltweit verbreiten und ihre Resistenzmerkmale mit anderen Bakterien teilen.

#Genetische Faktoren in Shigella identifizieren

In einer aktuellen Forschung untersuchten Wissenschaftler 15 verschiedene Shigella-Linien aus etwa 3.745 Isolaten, die im Vereinigten Königreich gesammelt wurden. Sie wollten genetische Merkmale finden, die mit der Entwicklung von AMR verbunden sind. Mit modernen Methoden konstruierten sie einen detaillierten Stammbaum dieser Bakterien und identifizierten Faktoren, die zu AMR-Trends beitragen könnten.

Eine wichtige Erkenntnis war ein genetisches Element namens metG, das ein wichtiges Protein codiert, das für das Überleben der Bakterien unter Antibiotika-Stress wichtig ist. Das metG-Gen wurde häufig auf einem spezifischen mobilen genetischen Element namens pWPMR2 gefunden, das zwischen verschiedenen Bakterien wandern kann. Diese Genvariation war besonders höher bei den Shigella-Isolaten, die mit STN verbunden waren.

#Die Rolle von metG bei antimikrobieller Resistenz

Forschungen zeigten, dass das metG-Gen den Bakterien helfen könnte, mit Antibiotika, insbesondere Drittgenerations-Cephalosporinen, umzugehen. Als Wissenschaftler genetische Analysen durchführten, entdeckten sie, dass Bakterien, die das metG-Gen auf pWPMR2 trugen, im Vergleich zu denen ohne viele Mutationen aufwiesen. Diese Mutationen könnten den Bakterien ermöglichen, auch bei hohen Antibiotikaspiegeln zu überleben.

Um weiter zu untersuchen, schufen Forscher zwei Arten von E. coli-Stämmen: einen mit dem Standard-metG-Gen und einen anderen mit der mutierten Version, die auf dem pWPMR2-Element gefunden wurde. Sie fanden heraus, dass das mutierte metG-Gen E. coli bei der Vermehrung in Gegenwart bestimmter Antibiotika half, was darauf hindeutet, dass dieses Gen einen Vorteil bei der Resistenz gegen Behandlungen bieten könnte.

#Die Verbreitung von pWPMR2

Das Team untersuchte auch, wie sich das pWPMR2-Element unter verschiedenen Bakterien verbreitet. Sie fanden Ähnlichkeiten zwischen pWPMR2 und anderen genetischen Elementen in verschiedenen Bakterien, einschliesslich der, die in schweren Ausbrüchen von E. coli und Shigella beteiligt sind. Dieses mobile genetische Element wurde in Bakterien aus mehreren Ländern identifiziert, was darauf hindeutet, dass es in resistenten Stämmen weltweit verbreitet sein könnte.

#Erkenntnisse zur Verbindung zwischen metG und AMR

Während der Experimente fanden die Forscher heraus, dass das pWPMR2-Element die Verbreitung von metG in anderen Bakterien fördert. Ihre Nachverfolgung von AMR-Eigenschaften deutete darauf hin, dass pWPMR2 schon eine Weile in bakteriellen Populationen vorhanden war, aber bisher unentdeckt blieb.

Die Forschung hob zwei wichtige Punkte hervor. Erstens müssen die Wissenschaftler ihren Fokus über traditionelle Marker von AMR hinaus erweitern, da es andere Eigenschaften gibt, die zur Fähigkeit eines Bakteriums beitragen, zu gedeihen und sich zu verbreiten. Zweitens besteht die Notwendigkeit für anpassungsfähigere Überwachungssysteme, um schnell Veränderungen im genetischen Makeup von Bakterien zu erkennen und zu adressieren, die zu AMR führen könnten.

#Die Auswirkungen von AMR auf die öffentliche Gesundheit

Das Auftreten von AMR bei Bakterien wie Shigella stellt eine wachsende Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar. Infektionen, die früher leicht behandelbar waren, werden zunehmend schwierig zu handhaben. Die Verbreitung mobiler genetischer Elemente wie pWPMR2 erleichtert diese Resistenz und macht es wichtig, zu überwachen, wie sich diese Elemente zwischen Bakterien bewegen.

Die dringende Sorge ist, dass die Mechanismen, die Bakterien das Überleben unter Antibiotika-Druck ermöglichen, zur Entwicklung von Stämmen führen könnten, die gegen mehrere Medikamente resistent sind. Der Anstieg resistenter Infektionen kann zu schweren Komplikationen für Patienten führen, mit längeren Krankenhausaufenthalten und höheren Gesundheitskosten.

#Ein Beispiel für die Evolution von AMR in Echtzeit

Kürzlich wurde ein neuer Ausbruch von extrem medikamentenresistentem S. sonnei in England gemeldet. Dieser Ausbruch betraf Fälle, die mit dem pWPMR2-Element verbunden waren, was die Rolle dieses genetischen Faktors bei der Ausbreitung von AMR-Bakterien bekräftigt. Es ist wichtig zu erkennen, dass Bakterien, während sie sich weiterentwickeln, Eigenschaften entwickeln können, die sie schwieriger zu kontrollieren machen.

#Fazit

Die Erkenntnisse unterstreichen die Wichtigkeit, nicht nur gut bekannte AMR-Gene zu überwachen, sondern auch genetische Elemente wie pWPMR2, die Eigenschaften tragen, die das Verhalten und Überleben von Bakterien beeinflussen. Während die bakterielle Resistenz weiter evolviert, müssen die Systeme der öffentlichen Gesundheit sich anpassen, um die Risiken, die diese resistenten Stämme mit sich bringen, zu verfolgen und zu mindern. Eine verbesserte Datenerfassung, ein breiterer Fokus auf verschiedene bakterielle Eigenschaften und agile Reaktionen auf Veränderungen im genetischen Makeup sind entscheidend, um die wachsende Bedrohung durch AMR zu bekämpfen.

Das aktuelle Verständnis von AMR ist, dass es nicht nur eine Folge von unsachgemässer Antibiotika-Nutzung ist, sondern auch eine evolutionäre Antwort der Bakterien. Fortlaufende Forschung ist entscheidend, um die Komplexität hinter AMR zu entschlüsseln und Strategien zu entwickeln, um der steigenden Flut resistenter Infektionen entgegenzuwirken.