Ndm-1-Gen bei Superbugs: Symptome und Behandlung

Was ist NDM-1?

• NDM-1 ist eine abgekürzte Schreibweise für New Delhi Metallo-Beta-Lactamase. Dies ist der Name eines 2009 entdeckten Enzyms, das von mehreren Bakteriengattungen produziert werden kann, die die Bakterien gegen viele gemeinsame Antibiotika resistent machen Verwenden Sie auf der ganzen Welt.
• Dieses Enzym gehört zu einer Gruppe von Enzymen (Beta-Lactamasen), die in der Lage sind, die chemischen Bindungen eines Beta-Lactamrings aufzubrechen, der einen wichtigen Teil vieler Antibiotika wie Penicillin-, Cephalosporin- und Carbapenem-Wirkstoffe ausmacht.
• Die meisten Beta-Lactamase-Enzyme sind bei einigen oder den meisten älteren Antibiotika wie Penicillinen und Cephalosporinen wirksam. NDM-1 wirkt sowohl gegen die alten Antibiotika als auch gegen die neueren Carbapenem-Antibiotika wie Imipenem, die einen Beta-Lactam-Ring enthalten.
• Klebsiella war das erste im Jahr 2009 identifizierte Bakterium, das NDM-1 bei einem Patienten produzierte, der mit einer Infektion von Indien nach England gereist war, die nicht auf viele Antibiotika ansprach. Der Organismus war resistent gegen Beta-Lactame, und nachdem die genetischen und antibiotischen Resistenzmechanismen des Organismus untersucht worden waren, wurden NDM-1 und seine genetische Quelle entdeckt. Die genetische Quelle war ein als " bla _NDM-1 " bezeichnetes Plasmid, und seit dieser Entdeckung wurde festgestellt, dass bei anderen Bakteriengattungen bla _NDM-1 in andere Plasmide oder in das Bakterienchromosom integriert ist, wodurch die Bakterien NDM-1 produzieren können .
• NDM-1 ist zwar gegen fast alle Antibiotika mit Beta-Lactam-Ringen wirksam, erzeugt jedoch keine Antibiotikaresistenz gegen andere Arten von Antibiotika wie Fluorchinolone (z. B. Ciprofloxacin und Levofloxacin) oder Aminoglycoside (z. B. Gentamicin und Streptomycin).
• Leider weisen die meisten Bakterienstämme mit NDM-1 auch entweder eine Plasmid- oder Chromosomenresistenz gegen diese (und andere) Antibiotika auf. Der Begriff "Superbug" wird häufig lose verwendet, um Organismen zu beschreiben, die gegen gewöhnlich zwei oder mehr Antibiotika resistent sind, die gewöhnlich wirksam sind. Da Bakterien, die NDM-1 enthalten, häufig gegen fast jedes Antibiotikum resistent sind, wurden Bakterien mit NDM-1 als Superbug bezeichnet. Einige Forscher betrachten diese Bakterien als den gefährlichsten Superbug von allen, die sich bisher entwickelt haben.
• Obwohl NDM-1 2009 neu entdeckt und höchstwahrscheinlich aufgrund des genetischen Transfers von Plasmiden oder anderen chromosomalen Segmenten entdeckt wurde, wurde es in mindestens vier verschiedenen Gattungen von gramnegativen Bakterien ( Klebsiella, Escherichia, Enterobacter und Acinetobacter ) gefunden. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Menschen in Indien, Pakistan, England, Kanada, Schweden, Australien, Japan und den USA mit Bakterienstämmen infiziert sind, die NDM-1 produzieren.
• Forscher spekulieren, dass die extrem schnelle Ausbreitung von NDM-1 auf Patienten zurückzuführen sein könnte, die außerhalb ihres Heimatlandes medizinische Versorgung suchen (z. B. Besucher oder Reisende aus Indien). Andere vermuten, dass der weit verbreitete und unkontrollierte Einsatz von Antibiotika das Überleben von NDM-1-haltigen Bakterienstämmen begünstigt.
• Ein weiterer möglicher Grund für die schnelle Ausbreitung ist, dass Escherichia coli ( E. coli ), ein Teil der normalen Bakterien im menschlichen Darm, leicht Plasmide austauscht. Tatsächlich wurde später bei dem ersten identifizierten Patienten, der mit Klebsiella infiziert war, das NDM-1 enthielt, festgestellt, dass er einen aus dem Kot isolierten E. coli- Stamm hatte, der NDM-1 produzieren konnte.

Wodurch wird NDM-1 in Bakterien produziert?

Der genetische Code ( bla _NDM-1 ), der sich entweder auf einem Plasmid befindet oder in das bakterielle Chromosom integriert ist, ist für die Synthese des Enzyms NDM-1 verantwortlich. Die Forscher schlagen vor, dass Umweltbelastungen, wie die Verwendung oder Übernutzung von Antibiotika, für Bakterien ausgewählt wurden, die dieses Enzym synthetisieren könnten, um zu überleben. Einige spekulieren, dass in diesen Ländern wahrscheinlich antibiotikaresistente Stämme produziert werden, da die Verwendung von Antibiotika in vielen Ländern weniger Beschränkungen unterliegt. Bei NDM-1 vermuten einige Forscher, dass in Indien dieses genetische Element zum ersten Mal entwickelt wurde.

1 ist ein schematisches Diagramm, das die verschiedenen Methoden zeigt, die Bakterien anwenden, um genetisches Material zwischen verschiedenen Bakterienarten zu übertragen. Die erste Methode, die Transformation, findet statt, wenn die Zellwand eines Bakteriums während des Absterbens von Bakterienzellen zusammenbricht und das bakterielle genetische Material (sowohl chromosomal als auch Plasmid) in die Umwelt freigesetzt wird. Andere in der Nähe befindliche Bakterien können dann das genetische Material absorbieren und die absorbierten Gene in ihre eigenen Plasmide oder Chromosomen einbauen.

Die zweite Methode, die Konjugation, tritt auf, wenn zwei Bakterien eine Verbindung durch ihre Zellwände teilen, die es dem genetischen Material (Plasmiden oder Genfragmenten) ermöglicht, in ein anderes Bakterium überzugehen, das das Plasmid oder die Genfragmente in andere Plasmide oder das Chromosom einbauen kann.

Die letzte Methode, die Transduktion, ist komplizierter. Der erste Schritt beinhaltet einen Bakteriophagen (eine Art von Virus, der Bakterien infiziert), der sein Genom (Abb. 1, weiße Linie) an ein Bakterium anheftet und diesem injiziert. Das Bakteriophagengenom "übernimmt" dann die Bakterienzelle und synthetisiert Bakteriophagenteile, die zu neuen Bakteriophagen zusammengesetzt werden. Während des Zusammenbaus werden jedoch manchmal Gene aus Plasmiden oder dem genetischen Material des Bakterienchromosoms fälschlicherweise in das Bakteriophagenpartikel (Fig. 1, hexagonal geformte Struktur, Kapsid genannt) eingebracht, anstatt nur in virale Gene. Nach dem Zusammenbau bricht der Bakteriophage die Bakterienzellwand auf und die neuen Bakteriophagen können andere Bakterien erneut infizieren. Nicht alle mit Bakteriophagen infizierten Bakterien sterben ab. manche überleben. Diejenigen Bakterien, die mit Bakteriophagen-Genmaterial infiziert sind, das Gene aus Bakterienplasmiden oder aus dem Bakterienchromosom enthielt, können dann das Plasmid oder die Chromosomengene in ihre eigenen Plasmide oder Chromosomen einbauen.

Diese Arten von genetischen Transfers sind für die Synthese der zahlreichen Enzyme wie NDM-1 verantwortlich, die es Bakterien ermöglichen, gegen viele Antibiotika resistent zu werden. Solche Antibiotika-resistenten Gene sind oft eng miteinander verknüpft, und sogar mehrere verknüpfte Gene können durch diese Verfahren gleichzeitig übertragen werden.

Mechanismen, mit denen Gene, die für Arzneimittelresistenzen kodieren, von verschiedenen Bakterienstämmen und verschiedenen Bakteriengattungen gemeinsam genutzt werden können

Was sind Symptome und Anzeichen einer Person, die mit NDM-1 tragenden Bakterien infiziert ist?

Das wichtigste Anzeichen oder Symptom für eine Infektion mit NDM-1-tragenden Bakterien ist das Versagen von Antibiotika-Behandlungen (oral oder intravenös), um den Zustand des Patienten zu verbessern, insbesondere wenn der Patient mit einem gramnegativen Bakterientyp infiziert ist und behandelt wird ein Antibiotikum, das eine Beta-Lactam-Ringstruktur enthält. Wenn die Person in ein anderes Land (z. B. Indien) gegangen ist, um sich einer elektiven Operation zu unterziehen, oder kürzlich wegen einer Infektion mit Antibiotika behandelt wurde und in die USA oder ein anderes Industrieland mit der Infektion zurückgekehrt ist, sollten die Pflegekräfte den Verdacht hegen, dass sich dort ein Bakterium befindet Die Produktion von NDM-1 kann die Infektion verursachen. Derzeit sind dies die wichtigsten Hinweise auf eine Infektion mit NDM-1.

Da NDM-1 von mehreren Arten von gramnegativen Bakterien übertragen werden kann, sind die Anzeichen und Symptome der Krankheiten für die Unterscheidung, ob der Patient einen Organismus hat, der das Enzym exprimiert, wenig oder gar nicht hilfreich, bis Antibiotika-Behandlungen versagen. Da jedoch bekannt ist, dass gramnegative Bakterien viele Krankheiten verursachen (z. B. Magen-Darm-Probleme, Harnwegsinfektionen, Lungenentzündung und einige Wundinfektionen), sollten Patienten mit diesen Krankheiten, die antibiotische Behandlungen erfordern und sich mit Behandlungen nicht angemessen erholen, über die folgende Krankheit verfügen: gramnegative Bakterien isoliert und auf Antibiotikaresistenz getestet.

Wann ist eine medizinische Versorgung für Infektionen durch Bakterien mit NDM-1 erforderlich?

Jede Person, bei der eine durch NDM-1 verursachte Infektion diagnostiziert wurde und die immer noch Symptome der Infektion aufweist, muss einen Arzt aufsuchen, auch wenn sie Antibiotika einnimmt. Gegenwärtig werden die meisten Menschen, bei denen NDM-1-Infektionen diagnostiziert wurden, in ein Krankenhaus eingeliefert. Einige Menschen werden jedoch entlassen und nach Hause geschickt, oftmals weil sich "zu Hause" in einem anderen Land befindet. Diese Personen sollten sofort einen Arzt aufsuchen, um eine weitere Ausbreitung der Infektion zu verhindern. Darüber hinaus sollte jede Person, die eine Infektion mit gramnegativen Bakterien entwickelt und engen Kontakt zu jemandem hat, von dem bekannt ist, dass er an NDM-1-Bakterien leidet, sowohl als Infektion als auch als Überträger, einen Arzt aufsuchen und die Pflegekraft über ihr Potenzial informieren Assoziation mit NDM-1-Bakterien.

Wie werden Bakterien identifiziert, die NDM-1 produzieren?

Obwohl es gängige Praxis ist, alle von einem infizierten Patienten isolierten Bakterien zu testen, werden einige Krankenhäuser möglicherweise nicht auf Carbapenem-Resistenz getestet, da die Resistenz gegen Carbapenem in den meisten Industrieländern derzeit relativ selten ist. Obwohl sich diese Situation schnell ändern kann, sollten gramnegative Isolate, die eine Penicillinresistenz aufweisen, wahrscheinlich auf Carbapenemresistenz getestet werden. Wenn bekannt ist, dass der Patient in Gebiete reist, in denen NDM-1 häufig vorkommt (Indien, Pakistan), sollten die isolierten gramnegativen Bakterien sofort auf Carbapenem-Resistenz getestet werden. Dieser Test stellt jedoch nicht fest, dass die infizierenden Bakterien NDM-1 besitzen, da es einige andere Enzyme (z. B. Klebsiella pneumoniae Carbapenemase, auch KPC genannt) gibt, die eine Resistenz gegen Carbapeneme verursachen können, die jedoch nicht so wirksam sind wie NDM-1. 1. Wenn ein Carbapenem-resistenter Bakterienstamm von einem Patienten gewonnen wird, sollte das Bakterium an ein staatliches Gesundheitslabor oder an die US-amerikanischen Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC) zur spezifischen Untersuchung auf NDM-1 geschickt werden, da die Untersuchung auf NDM- 1 ist nicht routinemäßig verfügbar. Bei Patienten, bei denen Bakterien von ihrer Infektionsstelle isoliert wurden, die vom Staat oder von CDC-Einrichtungen nachweisbares NDM-1 aufweisen, wird eine Infektion durch Bakterien, die NDM-1 produzieren, endgültig diagnostiziert.

Was ist die Behandlung einer Infektion, die durch Bakterien verursacht wird, die NDM-1 produzieren?

Die beste Behandlung für eine Infektion, die durch Bakterien verursacht wird, die NDM-1 produzieren, besteht darin, zu bestimmen, gegen welche Antibiotika der NDM-1-Stamm anfällig (nicht resistent) ist, und diese Antibiotika für die Behandlung von Patienten zu verwenden. Ein Antibiotikum, Colistin, das aufgrund seiner Toxizität selten verwendet wird, ist häufig das einzige Antibiotikum, gegen das NDM-1-produzierende Bakterien anfällig sind. Einige NDM-1-produzierende Bakterien zeigten jedoch eine Empfindlichkeit gegenüber Tigecyclin (Tygacil) und einige gegenüber Aztreonam (Azactam). Diese Antibiotika sollten jedoch nicht verwendet werden, ohne zuvor das Resistenz- / Empfindlichkeitsmuster für den einzelnen infizierenden Bakterienstamm zu bestimmen. Antibiotikaresistenz- / Empfindlichkeitsmuster für Bakterien werden routinemäßig in Labors durchgeführt, in denen isolierte Bakterienstämme in Gegenwart von mit Antibiotika imprägnierten Scheiben gezüchtet werden. Resistente Bakterien wachsen bis zum Rand der Scheibe auf, während Bakterien, die durch das Antibiotikum gehemmt oder abgetötet werden können, einen freien Raum ohne Wachstum hinterlassen, der sich vom Rand der Scheibe weg erstreckt. Je größer der freie Raum ist, desto anfälliger ist der Bakterienstamm für das Antibiotikum (siehe Beispiel, Abbildung 2). Die meisten NDM-1 produzierenden Bakterien zeigen keinen freien Raum. Ein Problem bei diesem Test ist, dass es ungefähr zwei Tage dauert, um Ergebnisse zu erhalten.

Kirby-Bauer-Scheibentest auf Antibiotikaresistenz / Empfindlichkeitsmuster. QUELLE: CDC / Gilda L. Jones

Forscher von GlaxoSmithKline haben ein neues Antibiotikum identifiziert, das die Funktion der bakteriellen Topoisomerase in NDM-1-haltigen Bakterien hemmen kann. Folglich wird die bakterielle Replikation (Wachstum) gehemmt oder gestoppt. Leider hat die Verbindung keine klinischen Studien durchlaufen und ist wahrscheinlich nicht in Kürze im Handel erhältlich, da derzeit keine klinischen Studien geplant sind.

Wie ist die Prognose für eine Person, die mit NDM-1-produzierenden Bakterien infiziert ist?

Die Prognose (das Ergebnis) einer mit NDM-1 infizierten Person hängt vom Gesamtzustand des Patienten zum Zeitpunkt der Diagnose und der angemessenen Behandlung ab. Im Allgemeinen haben Patienten mit antibiotikaresistenten Bakterien mehr Komplikationen und längere Krankenhausaufenthalte als Patienten mit antibiotikaresistenten Organismen. Je schneller gezeigt wird, dass die Bakterien NDM-1 enthalten, desto schneller kann eine geeignete Behandlung beginnen und desto besser ist die Prognose für den Patienten. Wenn die NDM-1 produzierenden Bakterien anfällig für Colistin sind, ist die Prognose in der Regel gut. Patienten mit Atemschutzmasken, immungeschwächte Patienten und Patienten auf Intensivstationen haben jedoch eine besser abgesicherte Prognose.

Können Infektionen mit Bakterien, die NDM-1 enthalten, verhindert werden?

Das Risiko von Infektionen mit Bakterien, die NDM-1 enthalten, kann durch relativ einfache Hygienemethoden wie Händewaschen, angemessene Behandlung der Wasserversorgung, Waschen von Gemüse und Vermeiden von Bereichen und Personen, in denen NDM-1 produzierende Bakterien vorkommen, verringert oder sogar verhindert werden. Die in Krankenhäusern üblichen Infektionsschutztechniken sollten angewendet werden. Patienten mit NDM-1-Bakterien sollten wie Patienten mit MRSA behandelt werden, mit einem privaten Raum mit Handschuhen, und Masken und Kittel sollten für Pflegekräfte und Besucher zur Verfügung gestellt werden.

Es gibt keinen Impfstoff für Bakterien, die NDM-1 produzieren, und es ist unwahrscheinlich, dass einer entwickelt wird, da so viele Bakterienstämme das Potenzial haben, NDM-1 zu produzieren, wenn die entsprechenden Gene zur Verfügung stehen.

Warum sind Ärzte und Forscher so besorgt über Bakterien mit NDM-1?

Viele medizinische Betreuer und Forscher sind besorgt über NDM-1, da es einige der nützlichsten und wirksamsten Antibiotika (Carbapeneme) unwirksam macht. Diese Antibiotika sind häufig die Medikamente der Wahl bei schweren Infektionen. Da das bla- _NDM-1- Gen, das das Enzym produziert, häufig mit anderen Genen assoziiert ist, die für andere Antibiotikaresistenzfaktoren kodieren, befürchten sie, dass eine solche Resistenz schnell an die meisten gramnegativen Bakterien weitergegeben wird, was zu einem riesigen Virus führt Bakteriengruppe, die gegen die meisten derzeit verwendeten Antibiotika resistent ist. Obwohl es unwahrscheinlich ist, dass diese Ausbreitung als eine Pandemie wie die Vogel- oder Schweinegrippe angesehen wird, könnte der Ausbruch von Krankheiten, die durch NDM-1-Bakterien verursacht werden, zu einer hohen Sterblichkeit führen. Die Forscher sind auch besorgt darüber, dass die derzeitigen Antibiotika-Empfindlichkeitstests oftmals mindestens zwei Tage in Anspruch nehmen, was für einen kritisch infizierten Patienten eine lange Zeit sein kann, um mit Antibiotika behandelt zu werden, die möglicherweise nicht in der Lage sind, infizierende Bakterien zu hemmen oder abzutöten.

Das Forschungsgebiet zu NDM-1 ist zu diesem Zeitpunkt äußerst aktiv. Es sollte in naher Zukunft viele Entwicklungen bei klinischen Diagnosemethoden, Antibiotika-Behandlungsplänen und Antibiotika geben. Leider wird die Zahl der Menschen, die mit NDM-1-Bakterien infiziert sind und diese tragen, wahrscheinlich rasch zunehmen. Die Forscher planen, diesen potenziell gefährlichen antibiotikaresistenten Bakterien einen Schritt voraus zu sein, aber es gibt keine Garantie dafür, dass sie erfolgreich sein werden. Die Vorbeugung von Infektionen ist die beste Abwehr gegen diese Bakterien.

Wo finden Menschen weitere Informationen zu NDM-1-produzierenden Bakterien?

"Detektion von Enterobacteriaceae-Isolaten, die Metallo-Beta-Lactamase tragen" - USA, 2010. "Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten

"Anleitung zur Kontrolle von Infektionen mit Carbapenem-resistenten oder Carbapenemase-produzierenden Enterobacteriaceae in Akutpflegeeinrichtungen." Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten