Vergleichende molekulare Charakterisierung ESBL-produzierender Enterobacteriaceae-Isolate von Menschen und Tieren

Abstract

Die Ergebnisse aus dieser Studie untermauern das alarmierende Auftreten und die zunehmende Verbreitung von verschiedenen ESBL-produzierenden, multiresistenten Enterobacteriaceae-Stämmen in der Human- und Tierpopulation in der geografischen Region Mittelhessen in Deutschland. Dieser Umstand zeigt sich unter anderem in sehr ähnlichen Resistenzmustern und in beiden Gruppen gefundenen beta-Laktamase- und PMQR-Genen. Die häufigsten Bakterienarten in dieser Studie waren E. coli (73,8 %) und K. pneumoniae (17,7 %). Die Untersuchung der phylogenetischen Gruppen der E. coli-Isolate ergab eine Unterrepräsentation der Gruppe B2 innerhalb der Tierisolate. In dieser Studie wurden 83,6 % der Humanisolate (n = 183) und 90,3 % der tierischen Isolate (n = 207) als Träger von ESBL-Genen durch PCR und anschließende Sequenzierung der Amplikons bestätigt. Vorherrschende ESBL-Subtypen in beiden Populationen waren CTX-M-15 (49,5 %) und CTX-M-1 (25,4 %) Der Subtyp blaCTX-M-2 wurde fast ausschließlich in Pferde- und nicht in Humanisolaten gefunden. Die Carbapenemase OXA-48 wurde in dieser Studie in 23 Ertapenem-resistenten K. pneumoniae und Enterobacter cloacae Tierisolaten nachgewiesen. Mit einer Nachweisrate von 27,9 % der Ciprofloxacin-resistenten Humanisolate und 35,5 % der Ciprofloxacin-resistenten Tierisolate war aac(´6) Ib cr das am häufigsten identifizierte PMQR-Gen. Kombinationen von 2 bis zu 6 verschiedenen Resistenzgenen (Penicillinasen, ESBL und PMQR) wurden in 70 % aller untersuchten Isolate nachgewiesen. Plasmide wurden bei 95 % der eingehender charakterisierten Isolate (n = 20) nachgewiesen und die Inc-Gruppen FIA, FIB, FIC, FII, I1 und N identifiziert, wobei das Vorkommen von IncN auf die Humanisolate beschränkt war. Insgesamt konnten bei den untersuchten Plasmid-assoziierten Sequenzen acht verschiedene Resistenzgenklassen detektiert und eine Assoziation der Gene blaCTX-M-15, blaOXA-1 und aac(´6)-Ib-cr festgestellt werden. Zwölf der 20 Isolate wurden als extraintestinal-pathogene E. coli (ExPEC) klassifiziert, wobei eine Kumulation von Virulenz- und Virulenz-assoziierten Faktoren bei den phylogenetischen Gruppen B2 und D zu beobachten war. Die Kombination von Genomsequenzierung und einem in-vivo Virulenzmodell (G. mellonella) konnte einige Risikofaktoren für einen einen höheren larviziden Effekt identifizieren (Präsenz eines Toxingens, Präsenz der Genkombination sitA/iucA/iss, Präsenz der Gene lpfA und traJ).