Quelle / Übersetzung ohne Gewähr
Analyse legt nahe, Lungeninfektionen frühzeitig zu testen und zu behandeln
Antibiotikaresistente Infektionen mit Mycobacterium abscessus-Bakterien bei Menschen mit Mukoviszidose (CF) können sich schnell weiterentwickeln und bösartiger werden, wie eine genetische Analyse zeigt.
Die Ergebnisse unterstützen eine frühzeitige Untersuchung und Behandlung von Lungeninfektionen vor dem Auftreten von Symptomen, um weitere Komplikationen zu verhindern.
Die Studie mit dem Titel „Stepwise pathogenic evolution of Mycobacterium abscessus“ [Schrittweise pathogene Evolution des Mycobakteriums abscessus] wurde in der Zeitschrift Science veröffentlicht.
Mukoviszidose ist gekennzeichnet durch die Ablagerung von zähem Schleim in verschiedenen Organen, einschließlich der Lunge, des Darms, der Bauchspeicheldrüse und der Leber. Dies kann eine ideale Umgebung für das Wachstum von Bakterien in der Lunge schaffen, was zu häufigen Infektionen der Brust führt.
M. abscessus – eine Spezies antibiotikaresistenter Bakterien – kann bei Menschen mit CF Lungeninfektionen verursachen und ist extrem schwierig zu behandeln, wobei weniger als einer von drei Fällen erfolgreich behandelt wird. Die Infektionsraten mit M. abscessus bei Mukoviszidose-Patienten steigen weltweit an, was zum Teil auf die indirekte Übertragung von Mensch zu Mensch zurückzuführen ist.
Um zu verstehen, wie sich dieses Bakterium entwickelt und übertragen wird, untersuchte ein Team unter der Leitung von Wissenschaftlern der Universität Cambridge in Großbritannien Whole-Genome-Daten von 1.173 M. abscessus-Proben, die von 526 Patienten in CF-Kliniken in Großbritannien, anderen Ländern in Europa, den USA und Australien gesammelt wurden.
„M. abscessus kann eine sehr herausfordernd zu behandelnde Infektion sein und kann für Menschen mit Mukoviszidose sehr gefährlich sein, aber wir hoffen, dass die Erkenntnisse aus unserer Forschung dabei helfen werden, das Übertragungsrisiko zu reduzieren, die Weiterentwicklung des Bakteriums zu stoppen und möglicherweise das Auftreten neuer krankheitsverursachender Mutationen zu verhindern“, sagte Julian Parkhill, PhD, ein leitender Co-Autor der Studie, in einer Pressemitteilung.
Bakterien entwickeln sich durch häufige Mutationen in ihrer DNA weiter. Abhängig von der Umgebung können diese Mutationen in aufeinanderfolgenden Generationen zu mehr oder weniger virulenten Bakterien führen.
Die genetische Analyse offenbarte zwei Schlüsselprozesse, die eine wesentliche Rolle bei der Evolution von M. abscessus zu einem lungeninfizierenden Bakterium spielten.
Der erste war der horizontale Gentransfer, bei dem das Bakterium Gene oder DNA-Stücke von anderen Bakterien aus der Umgebung aufnimmt. Insbesondere fand das Team den horizontalen Transfer von DNA, die die Genaktivität steuert, was zu einer schnellen Evolution führte, die es dem Bakterium ermöglichte, beim Menschen schlagartig virulenter zu werden.
Der zweite identifizierte Prozess war die Evolution innerhalb des Wirts. Durch die Untersuchung mehrerer Proben aus verschiedenen Teilen der Lunge von chronisch infizierten Patienten fand das Team mehrere Versionen von M. abscessus, die sich getrennt voneinander entwickelten.
Mit Hilfe mathematischer Modelle wurde die Evolution des Bakteriums bis zu einzelnen Individuen zurückverfolgt, um Schlüsselmutationen in jedem Organismus zu finden. Beim Vergleich von Proben mehrerer Patienten wurden dann wichtige Gensätze gefunden, die die Veränderung zu einem potenziell krankheitsauslösenden Bakterium vorantrieben.
„Was man am Ende hat, ist eine parallele Evolution in verschiedenen Teilen der Lunge eines Individuums“, sagt der leitende Co-Autor Andres Floto, PhD, aus Cambridge. „Das bietet den Bakterien die Möglichkeit, mehrfach zu würfeln, bis sie die erfolgreichsten Mutationen finden. Das Nettoergebnis ist ein sehr effektiver Weg, um Anpassungen an den Wirt zu erzeugen und die Virulenz zu erhöhen.“
Eine der wichtigsten genetischen Veränderungen führte dazu, dass M. abscessus resistent gegen Stickstoffmonoxid wurde – eine Verbindung, die vom menschlichen Immunsystem produziert wird.
Das Team sagte, dass es eine klinische Studie initiieren würde, um Stickstoffmonoxid in den Lungen von Patienten durch die Verwendung von inhaliertem angesäuertem Nitrit zu erhöhen, mit dem Potenzial, eine neue Infektbehandlung zu werden. Sie erklärten auch, wie diese Ergebnisse ein frühzeitiges Eingreifen bei Menschen mit M. abscessus-Infektionen unterstützen, was im Gegensatz zur derzeitigen medizinischen Praxis steht.
„Weil die Medikamente unangenehme Nebenwirkungen verursachen können und über einen langen Zeitraum verabreicht werden müssen – oft bis zu 18 Monate – warten die Ärzte derzeit meist ab, ob die Bakterien eine Krankheit verursachen, bevor sie die Infektion behandeln“, fügte Floto hinzu. „Aber das gibt dem Bakterium viel Zeit, sich immer wieder weiterzuentwickeln, was die Behandlung möglicherweise erschwert.“
Bemerkenswert ist, dass, während die Mutationen ziemlich schnell auftraten, die Daten darauf hindeuten, dass die Fähigkeit dieser hochgradig angepassten Stämme, zwischen Patienten zu übertragen, aufgrund des reduzierten Überlebens auf externen Oberflächen (Ansteckungsherde;Fomite) und in der Luft begrenzt war. „Als Konsequenz beobachten wir eine eingeschränkte pathogene Evolution, während die Übertragung von Mensch zu Mensch indirekt bleibt“, schreiben die Wissenschaftler.
Allerdings könnte ein Anstieg der Bevölkerungsdichte oder der Anfälligkeit der Patienten die Entwicklung zur direkten Übertragung beschleunigen, so das Team.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, wie Schlüsselmaßnahmen, wie z.B. eine frühzeitige Behandlung und die Kontrolle von Kreuzinfektionen, bestehende Erreger einschränken und neue, aufkommende Erreger verhindern könnten“, schlossen die Wissenschaftler.
Lucy Allen, PhD, beim Cystic Fibrosis Trust, der die Studie mitfinanziert hat, sagte: „Diese spannende Forschung bringt echte Hoffnung auf bessere Möglichkeiten zur Behandlung von Lungeninfektionen, die gegen andere Medikamente resistent sind.“
„Unser gemeinsam finanzierter Innovation Hub mit der Universität Cambridge zeigt wirklich die Kraft der Zusammenführung von weltweit führendem Fachwissen, um eine gesundheitliche Priorität von Menschen mit Mukoviszidose in Angriff zu nehmen. Wir erwarten für die Zukunft weitere bemerkenswerte Ergebnisse aus unserer gemeinsamen Partnerschaft“, fügte Allen hinzu.
Luke, ein CF-Patient, der seit vielen Jahren mit einer M. abscessus-Infektion lebt, sagte in einer anderen Pressemitteilung „Nachdem ich mich 2003 erstmals mit M. abscessus infiziert hatte, verbrachte ich vier Monate im Krankenhaus und hatte seitdem mehrere lange Aufenthalte. Große Zeitspannen im Krankenhaus zu verbringen, bedeutet ein gestörtes Leben und verlorene Zeit. Und monatelange belastende IV-[intravenöse]Antibiotika mit sehr unangenehmen Nebenwirkungen können auch zu längerfristigen medizinischen Problemen führen. Ich bleibe hoffnungsvoll, dass neue Wege zur Behandlung dieser schrecklichen und anstrengenden Infektion auf dem Weg sind, und [diese] aufregende Nachricht … ist ein Schritt in diese Richtung.“
Hinterlasse jetzt einen Kommentar