Verstehen des Anstiegs von Carbapenem-resistentem Acinetobacter baumannii
Die Herausforderungen durch CRAb-Infektionen und die neuesten Forschungsergebnisse unter die Lupe nehmen.
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Inhaltsverzeichnis
- Verständnis von klonalen Komplexen
- Die Bedeutung von klinischen Isolaten
- Eigenschaften des Isolats BAL062
- Frühere Ausbrüche von CRAb
- Antibiotikaresistenzgene in BAL062
- Neueste Bewertungen zur Antibiotikaempfindlichkeit
- Struktur des Kapselpolysaccharids
- Analyse der chemischen Zusammensetzung
- NMR-Spektroskopie und strukturelle Aufklärung
- Bedeutung des KL58-Genclusters
- Verbreitung des KL58-Gens in anderen Isolaten
- Fazit: Die Bedeutung fortlaufender Forschung
- Originalquelle
- Referenz Links
Carbapenem-resistentes Acinetobacter baumannii, oft CRAb genannt, ist ein ernsthaftes Problem in Krankenhäusern auf der ganzen Welt. Diese Bakterien können Infektionen verursachen, die schwer zu behandeln sind, da sie Resistenzen gegen viele Antibiotika entwickelt haben. Deswegen ist es wichtig, neue Wege zu finden, um diese Infektionen zu bekämpfen.
Verständnis von klonalen Komplexen
Acinetobacter baumannii kann in verschiedene klonale Komplexe (CC) gruppiert werden. Jeder klonale Komplex hat seine eigenen Eigenschaften. Während mehrere Gruppen wie CC1, CC10, CC25 und CC79 anerkannt sind, sticht CC2 oder Global Clone 2 (GC2) durch seine Verbreitung und Resistenzgrade hervor. Diese Gruppe ist auf jedem bewohnten Kontinent zu finden und ist die Hauptquelle für schwer zu behandelnde Infektionen in Krankenhäusern.
Die Bedeutung von klinischen Isolaten
Früher haben Forscher auf ältere Laborstämme wie ATCC17978 und ATCC19606 zurückgegriffen, um diese Bakterien zu untersuchen. Es gibt jedoch Bedenken, dass diese Stämme die aktuellen Stämme bei Patienten nicht richtig widerspiegeln. Deshalb werden aktuellere klinische Isolate wie BAL062 untersucht. BAL062 stammt von einem Patienten in Vietnam, der an einer Pneumonie litt, die mit der Verwendung eines Beatmungsgerätes in Verbindung steht. Dieses Isolat ist wichtig, da es zur resistenten GC2-Gruppe gehört.
Eigenschaften des Isolats BAL062
Seit seiner Entdeckung wurde BAL062 in verschiedenen Studien verwendet, um sein genetisches Profil und seine Resistenzmerkmale zu verstehen. Die Forscher haben sein komplettes Genom sequenziert, was eine detaillierte Analyse ermöglicht. Dieser Stamm war entscheidend dafür, herauszufinden, was ihn resistent gegen Colistin macht, ein Antibiotikum der letzten Instanz, und andere Desinfektionsmittel. Zusätzliche Studien haben auch untersucht, wie es mit anderen Stämmen interagiert und wie effektiv neue Behandlungsstrategien sind.
Frühere Ausbrüche von CRAb
Zwischen 2008 und 2012 wurden mehrere Fälle von CRAb in derselben Intensivstation gemeldet, wo auch BAL062 gefunden wurde. Die meisten dieser resistenten Stämme trugen ein Gen namens oxa23, das zur Verbreitung der Antibiotikaresistenz beiträgt. Forscher fanden heraus, dass die Stämme in verschiedene Gruppen unterteilt werden konnten, von denen jede das oxa23-Gen unabhängig erworben hatte. Das zeigt, dass sich die Bakterien selbst innerhalb eines Ausbruchs bemerkenswert entwickeln können.
Antibiotikaresistenzgene in BAL062
BAL062 und andere CRAb-Isolate tragen spezifische genetische Elemente, die ihre Antibiotikaresistenz ermöglichen. Zum Beispiel hat es ein ungewöhnliches Transposon, genannt Tn2008VAR, das bestimmte Gene unterbricht und zur Resistenz beiträgt. Andere Resistenzgene in BAL062 beziehen sich auf verschiedene Klassen von Antibiotika, was auf ein komplexes Resistenzprofil hinweist.
Neueste Bewertungen zur Antibiotikaempfindlichkeit
Aktuelle Tests an BAL062 haben gezeigt, dass es, entgegen früherer Annahmen, jetzt anfällig für einige Antibiotika ist, die als verloren galten, wie Amikacin. Diese Informationen könnten für zukünftige Forschungen von unschätzbarem Wert sein, da sie es Wissenschaftlern ermöglichen könnten, Marker zu verwenden, die in Experimenten einfacher zu handhaben sind.
Struktur des Kapselpolysaccharids
Ein weiterer wichtiger Aspekt von BAL062 ist sein Kapselpolysaccharid (CPS), eine Struktur, die auf der Oberfläche von Bakterien gefunden wird und ihnen hilft, dem Immunsystem zu entkommen. Die Struktur des CPS von BAL062 wurde genau untersucht und zeigt Ähnlichkeiten mit anderen bekannten Typen wie K2 und K93. Dieses Verständnis ist wichtig, da es beeinflussen kann, wie gut die Bakterien Krankheiten verursachen und auf Behandlungen reagieren können.
Analyse der chemischen Zusammensetzung
Die Analyse des CPS ergab, dass mehrere Zucker vorhanden sind, wie Glucose und Galactose, zusammen mit einem einzigartigen Zucker, der in anderen Stämmen noch nie gesehen wurde. Die Entdeckung dieser Zucker verbessert das Verständnis dafür, wie diese Bakterien funktionieren und überleben.
NMR-Spektroskopie und strukturelle Aufklärung
Um die Anordnung dieser Zucker vollständig zu verstehen, wurden fortgeschrittene Techniken wie NMR-Spektroskopie verwendet. Das ermöglichte den Forschern, die gesamte Struktur des CPS zu visualisieren. Die Ergebnisse bestätigten, dass das CPS von BAL062 eine spezifische Anordnung hat, die seine Virulenz und Interaktion mit dem Immunsystem beeinflussen kann.
Bedeutung des KL58-Genclusters
Der in BAL062 gefundene KL58-Gencluster spielt eine entscheidende Rolle bei der Produktion der Kapselstruktur, die sowohl für die Virulenz als auch für die Reaktionen auf Behandlungen wichtig ist. Das Verständnis dieses Genclusters ist wichtig für die Entwicklung neuer Strategien gegen CRAb-Infektionen.
Verbreitung des KL58-Gens in anderen Isolaten
Forschungen haben gezeigt, dass das KL58-Gen nicht exklusiv für BAL062 ist; es wurde in verschiedenen anderen klinischen Isolaten weltweit gefunden. Diese weit verbreitete Präsenz wirft Bedenken hinsichtlich der Wirksamkeit aktueller Behandlungen auf und zeigt die Notwendigkeit, diese Bakterienarten in Gesundheitseinrichtungen zu überwachen.
Fazit: Die Bedeutung fortlaufender Forschung
Studien zu CRAb, insbesondere zu Stämmen wie BAL062, sind entscheidend für die Entwicklung effektiver Behandlungsoptionen und das Verständnis der sich verändernden Landschaft der Antibiotikaresistenz. Die Erkenntnisse aus diesem Isolat können den Weg für neue Therapien ebnen und helfen, diese Infektionen in Krankenhäusern zu managen. Eine kontinuierliche Überwachung und Neubewertung sowohl der bakteriellen Genetik als auch der Resistenzmuster sind notwendig, um sicherzustellen, dass die medizinischen Antworten relevant für die aktuelle Bedrohung durch resistente Bakterien sind.
Titel: Characterisation of the carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii clinical reference isolate BAL062 (CC2:KL58:OCL1): resistance properties and capsular polysaccharide structure
Zusammenfassung: The carbapenem resistant Acinetobacter baumannii isolate BAL062 is a clinical reference isolate used in several recent experimental studies. It is from a ventilator associated pneumonia (VAP) patient in an intensive care unit at the Hospital for Tropical Diseases (HTD), Ho Chi Minh City, Vietnam in 2009. Here, BAL062 was found to belong to the B sub-lineage of global clone 2 (GC2) isolates in the previously reported outbreak (2008 and 2012) of carbapenem-resistant VAP A. baumannii at the HTD. While related sub-lineage B outbreak isolates were extensively antibiotic resistant and carry GC2-associated genomic resistance islands, AbGRI1, AbGRI2 and AbGRI3, BAL062 has lost AbGRI3 and three aminoglycoside resistance genes, armA, aacA4 and aphA1, leading to amikacin and kanamycin susceptibility. The location of Tn2008VAR found in the chromosome of this sub-lineage was also corrected. Like many of the outbreak isolates, BAL062 carries the KL58 gene cluster at the capsular polysaccharide (CPS) synthesis locus and an annotation key is provided. As information about K type is important for development of novel CPS-targeting therapies, the BAL062 K58-type CPS structure was established using NMR spectroscopy. It is most closely related to K2 and K93, sharing similar configurations and linkages between K units and contains the rare higher monosaccharide, 5,7-diacetamido-3,5,7,9-tetradeoxy-O_SCPLOWDC_SCPLOW-glycero-O_SCPLOWLC_SCPLOW-manno-non-2-ulosonic acid (5,7-di-N-acetyl-8-epipseudaminic acid; 8ePse5Ac7Ac), the 8-epimer of Pse5Ac7Ac (5,7-di-N-acetylpseudaminic acid). Inspection of publicly available A. baumannii genomes revealed a wide distribution of the KL58 locus in geographically diverse isolates belonging to several sequence types that were recovered over two decades from clinical, animal, and environmental sources. IMPORTANCEMany published experimental studies aimed at developing a clearer understanding of the pathogenicity of carbapenem resistant Acinetobacter baumannii strains currently causing treatment failure due to extensive antibiotic resistance are undertaken using historic, laboratory adapted isolates. However, it is ideal if not imperative that recent clinical isolates are used in such studies. The clinical reference isolate characterized here belongs to the dominant A. baumannii GC2 clone causing extensively resistant infections, and has been used in various recent studies. Correlation of resistance profiles and resistance gene data is key to identifying genes available for gene knockout and complementation analyses, and we have mapped the antibiotic resistance genes to find candidates. Novel therapies, such as bacteriophage or monoclonal antibody therapies, currently under investigation as alternatives or adjuncts to antibiotic treatment to combat difficult-to-treat CRAb infections often exhibit specificity for specific structural epitopes of the capsular polysaccharide (CPS), the outer-most polysaccharide layer. Here, we have solved the structure of the CPS type found in BAL062 and other extensively resistant isolates. As consistent gene naming and annotation are important for locus identification and interpretation of experimental studies, we also have correlated automatic annotations to the standard gene names.
Autoren: Johanna J Kenyon, A. Shashkov, N. Arbatsky, S. N. Senchenkova, A. Dmitrenok, M. M. Shneider, Y. Knirel, R. M. Hall
Letzte Aktualisierung: 2024-05-09 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.09.593323
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.09.593323.full.pdf
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