Koexistenz von blaOXA-23 und blaVIM in Carbapenem-resistenten Acinetobacter-baumannii-Isolaten des Globalen Komplexes 2 in einem chinesischen Lehrkrankenhaus
Einleitung
Acinetobacter baumannii hat sich als kritischer opportunistischer Erreger nosokomialer Infektionen (HAIs) entwickelt, insbesondere auf Intensivstationen (ICUs). Seine Fähigkeit, in Krankenhausumgebungen zu überleben und schnell Multidrug-Resistenz (MDR) zu entwickeln, stellt erhebliche Herausforderungen für die Infektionskontrolle dar. Carbapenem-resistente A. baumannii (CRAB) sind besonders besorgniserregend, da therapeutische Optionen begrenzt sind und die Mortalitätsraten hoch sind. In China ist die Prävalenz von CRAB stark angestiegen, wobei Resistenzmechanismen vorwiegend auf die Produktion von Carbapenemasen zurückgeführt werden. Hierbei spielen Klasse-D-β-Laktamasen (z. B. OXA-23, OXA-51) und Metallo-β-Laktamasen (MBLs) wie VIM eine entscheidende Rolle. Diese Studie untersucht die molekulare Epidemiologie und klonale Ausbreitung von CRAB-Isolaten in einem chinesischen Lehrkrankenhaus, mit Fokus auf die Koexistenz der Gene blaOXA-23 und blaVIM, Transposon-Strukturen und die genetische Verwandtschaft zwischen den Stämmen.
Methoden
Bakterielle Isolate und Antimikrobielle Empfindlichkeit
Von Januar bis Dezember 2016 wurden 67 nicht-duplizierte CRAB-Isolate von Patienten des Xiangya-Krankenhauses der Zentralen Süd-Universität gesammelt. Die Identifizierung erfolgte mittels MALDI-TOF-MS und 16S-rRNA-PCR. Die antimikrobielle Empfindlichkeit gegenüber Imipenem, Amikacin, Cotrimoxazol, Piperacillin/Tazobactam, Ceftazidim, Gentamicin, Cefepim, Ciprofloxacin, Tigecyclin und Minocyclin wurde mittels VITEK 2 Compact und E-Test (für Tigecyclin) bestimmt.
Phänotypischer Nachweis von Metallo-β-Laktamasen
Die MBL-Produktion wurde mittels Doppelscheibentest (DDST) und Imipenem-EDTA-Kombinationstest (CDT) evaluiert. Eine ≥7 mm vergrößerte Hemmzone um den Imipenem-EDTA-Scheibchen im Vergleich zu Imipenem allein deutete auf MBL-Aktivität hin.
Molekulare Charakterisierung
PCR und Sequenzierung wurden zum Nachweis von Carbapenemase-Genen (blaOXA-23, blaOXA-24, blaOXA-51, blaOXA-58, blaVIM, blaIMP, blaSPM, blaNDM) eingesetzt. Die genetische Umgebung von blaOXA-23-assoziierten Transposonen (Tn2006, Tn2007, Tn2008, Tn2009) sowie die Präsenz von ISAba1 upstream der Transposonen wurden analysiert.
Molekulares Typing
Repetitive Element-PCR (rep-PCR) und Multilocus-Sequenztypisierung (MLST) dienten zur Erfassung der genetischen Diversität. MLST zielte auf sieben Haushaltsgene (cpn60, fusA, gltA, pyrG, recA, rplB, rpoB) ab, wobei Sequenztypen (STs) über die PubMLST-Datenbank zugeordnet wurden. Klonale Komplexe (CCs) wurden mittels eBURST-Analyse bestimmt.
Ergebnisse
Antimikrobielle Resistenzprofile
Alle 67 CRAB-Isolate waren resistent gegen Imipenem. Hohe Resistenzraten zeigten sich für Piperacillin/Tazobactam (98,5 %), Ceftazidim (95,5 %) und Cefepim (98,5 %). Tigecyclin wies die geringste Resistenz (3,0 %) auf, jedoch zeigten 40,3 % der Isolate eine intermediäre Empfindlichkeit. Die Resistenz gegen Minocyclin und Amikacin betrug 67,1 % bzw. 77,6 % (Tabelle 1).
Prävalenz von Carbapenemase-Genen
Das blaOXA-51-Gen war in allen Isolaten vorhanden, während blaOXA-23 und blaVIM in 94,0 % (63/67) bzw. 80,6 % (54/67) nachgewiesen wurden. Ein Isolat trug blaOXA-58. Bemerkenswerterweise koexistierten blaOXA-23 und blaVIM in 74,6 % (50/67) der Isolate. Phänotypische MBL-Tests (DDST und CDT) bestätigten MBL-Aktivität in 77,6 % (52/67) bzw. 76,1 % (51/67) der Isolate, korrelierend mit blaVIM-Detektion.
Transposon-Analyse
Tn2008 wurde in 79,1 % (53/67) der blaOXA-23-positiven Isolate identifiziert. ISAba1 wurde upstream von blaOXA-23 in allen Isolaten nachgewiesen, was auf eine Rolle bei der Mobilisierung und Genexpression hindeutet.
Molekulare Epidemiologie
Rep-PCR klassifizierte die Isolate in 12 Profile (A–L), wobei Typ A (56,7 %) dominierte. MLST ergab sechs STs: ST195 (41,8 %), ST368 (13,4 %), ST829 (11,9 %), ST210 (3,0 %), ST90 (3,0 %) und ST136 (3,0 %). Alle STs gehörten zum klonalen Komplex CC208, der Teil des Globalen Komplexes 2 (GC2) ist (Abbildung 2).
Diskussion
Diese Studie unterstreicht die Dominanz von blaOXA-23 und blaVIM als Treiber der Carbapenem-Resistenz bei CRAB-Isolaten in einem chinesischen Krankenhaus. Die Koexistenz dieser Gene in 74,6 % der Isolate verdeutlicht einen besorgniserregenden Trend dualer Resistenzmechanismen. Das blaOXA-23-Gen, lokalisiert auf Tn2008 und flankiert von ISAba1, begünstigt horizontalen Gentransfer und trägt zur weiten Verbreitung bei.
Die Dominanz von ST195 innerhalb CC208 (GC2) korreliert mit früheren Berichten zur globalen Prävalenz von GC2. Die Assoziation von ST195 mit Hochrisiko-Klonen unterstreicht dessen Potenzial für nosokomiale Transmission, insbesondere auf ICUs, wo 70,1 % der Isolate isoliert wurden. Die mittels rep-PCR beobachtete genetische Diversität (12 Profile) deutet auf multiple Einschleppungsereignisse oder kontinuierliche Mikroevolution hin.
Die Abwesenheit von blaNDM und die geringe Prävalenz von blaOXA-58 kontrastieren mit Berichten aus anderen Regionen, was auf regionale Variabilität in der Resistenzgenverteilung hinweist. Die hohe MBL-Aktivität, gekoppelt an blaVIM, unterstreicht die Notwendigkeit kontinuierlicher Surveillance, da MBLs alle β-Laktame außer Aztreonam hydrolysieren können.
Einschränkungen
Diese Studie untersuchte nicht plasmidvermittelten Gentransfer oder Isolate anderer Krankenhäuser, was Einblicke in regionale Transmissionsdynamiken limitiert. Zukünftige Studien sollten Plasmidprofile und vergleichende Genomanalysen einbeziehen.
Fazit
Die Konvergenz von blaOXA-23, blaVIM und Tn2008 in CRAB-Isolaten des GC2 stellt eine erhebliche Bedrohung für die Infektionskontrolle dar. Strikte Händehygiene, Umgebungsdesinfektion und antimikrobielle Stewardship sind entscheidend, um die klonale Ausbreitung einzudämmen. Kontinuierliche molekulare Surveillance ist essenziell, um Resistenzmuster zu überwachen und Therapiestrategien anzupassen.