Schon vor der COVID-19-Pandemie Wir wussten, dass internationale Reisen zur raschen weltweiten Zunahme und Verbreitung von Antibiotikaresistenzen beitrugen. Aber neu hier ist, dass wir zahlreiche völlig neuartige Gene gefunden haben, die mit Antibiotikaresistenzen in Verbindung stehen, die auf ein besorgniserregendes Problem am Horizont hindeuten ."
Alaric D'Souza, MD/Doktorand, Co-Erstautor der Studie, Washington-Universität
Die Studie wurde am 6. Juni in . veröffentlicht Genommedizin
Die Forschung bestätigt, dass internationale Reisende oft mit einer unerwarteten Fülle neuer Bakterienstämme nach Hause zurückkehren, die um ihre Position unter den Tausenden ringen, die normalerweise im Darmmikrobiom leben.
Armut, schlechte sanitäre Einrichtungen und sich ändernde landwirtschaftliche Praktiken haben viele einkommensschwache, Entwicklung von Regionen zu Brennpunkten für durch Bakterien verbreitete Krankheiten, einschließlich Infektionen, die gegen eine Reihe von Antibiotikabehandlungen zunehmend resistent sind.
Eine hohe Populationsdichte macht es für diese Bakterien leicht, sich durch die Exposition gegenüber kontaminiertem Trinkwasser und Lebensmitteln unter den Bewohnern der Gemeinde und den Reisenden zu verteilen. oder schlecht desinfizierte Toiletten, Gaststätten, Hotelzimmer und öffentliche Verkehrsmittel. Zurück zu Hause, Reisende laufen Gefahr, diese neuartigen Bakterien auf die Familie zu übertragen, Freunde und andere Gemeindebewohner.
Die Forschung, durchgeführt mit der Universität Maastricht in den Niederlanden, umfasste die Analyse von Bakteriengemeinschaften im Darmmikrobiom von 190 niederländischen Erwachsenen vor und nach Reisen in eine von vier internationalen Regionen, in denen die Prävalenz von Resistenzgenen hoch ist:Südostasien, Südasien, Nordafrika und Ostafrika.
Die im Rahmen der Studie analysierten Stuhlproben wurden zufällig aus einem größeren, multizentrische Untersuchung von ca. 2, 000 niederländische Reisende, die meisten davon waren Touristen, bekannt als die Carriage Of Multi-Resistant Bacteria After Travel (COMBAT)-Studie.
„Wir fanden signifikante reisebedingte Zunahmen beim Erwerb von Resistenzgenen, Fülle und Vielfalt, die von Bakterien kodiert werden, die in der besuchten Region endemisch sind, ", sagte D'Souza. "Diese Ergebnisse bieten eine starke Unterstützung für internationale Reisen als Vektor für die globale Verbreitung von klinisch wichtigen Antibiotika-Resistenzgenen und unterstreichen die Notwendigkeit einer breiteren Überwachung antimikrobiell resistenter Bakterien im Darmmikrobiom von zurückkehrenden Reisenden."
Die neue Studie wurde von Co-Senior-Autoren John Penders, medizinischer Mikrobiologe an der Universität Maastricht, und Gautam Dantas, Doktortitel, Professor für Pathologie und Immunologie an der Washington University. Manish Boolchandani, Doktortitel, ein Mitglied des Dantas Lab während der Forschung und ein 2020 Absolvent des Doktoratsstudiums der Universität in Computational and Systems Biology, ist auch Erstautor auf dem Papier.
Die Weltgesundheitsorganisation, die US-amerikanischen Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten, und andere Behörden haben die schnelle Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen als eine der schwerwiegendsten Bedrohungen für die öffentliche Gesundheit beschrieben, mit der die Welt derzeit konfrontiert ist – eine drohende medizinische Katastrophe, die das durch die COVID-19-Pandemie verursachte Chaos aufwiegen könnte.
"Während frühere Studien die Stuhlproben von Reisenden auf bekannte antimikrobiell resistente Bakterien untersucht haben, wir verwendeten eine Kombination aus Whole-Metagenom-Shotgun-Sequenzierung und funktioneller Metagenomik, um sowohl bekannte als auch neue Gene zu identifizieren, die für antimikrobielle Resistenz kodieren. “, sagte Dantas.
Traditionellere genomische Techniken suchen nach charakteristischen genetischen Signaturen einzelner Krankheitserreger. Aber solche Tests können nur bekannte Krankheitserreger finden, während die metagenomische Sequenzierung alle in einer bestimmten Probe vorhandenen Organismen identifizieren kann:gute Bakterien, gefährliche Bakterien und sogar solche, die völlig neu sind.
Insgesamt, Die Forscher entdeckten 121 Antibiotikaresistenzgene im Darmmikrobiom der 190 niederländischen Reisenden. Mehr als 40 % dieser Resistenzgene (51 davon) wurden erst mit der empfindlicheren Metagenomik-Technik entdeckt, was darauf hindeutet, dass potenziell gefährliche Gene von den konventionelleren Ansätzen übersehen werden.
Ebenso betreffend, die Ergebnisse der Studie bestätigten, dass 56 einzigartige Antibiotikaresistenzgene während ihrer Auslandsreisen Teil des Darmmikrobioms der Reisenden geworden waren, darunter mehrere mobile, Hochrisiko-Resistenzgene, wie Extended-Spectrum-β-Lactamasen (ESBL) und das Plasmid-getragene Colistin-Resistenzgen, mcr-1.
Resistenzen gegen Beta-Lactam-Antibiotika treten weltweit auf und verleihen eine breite Resistenz gegen die Behandlung mit Penicillinen und anderen wichtigen Antibiotika.
Die mcr-1-Gene schützen Bakterien vor einem anderen antimikrobiellen Medikament namens Colistin. Dies ist die letzte Möglichkeit zur Behandlung von Infektionen durch multiresistente gramnegative Bakterien. Wenn sich die Colistin-Resistenz auf Bakterien ausbreitet, die gegen andere Antibiotika resistent sind, diese Bakterien könnten wirklich unbehandelbare Infektionen verursachen, die CDC hat gewarnt.
Da die metagenomische Analyse es Forschern ermöglicht, alle Bakterien und Gene in einer Sammlung von Darmmikrobiomproben als eine Einheit zu untersuchen, große gemischte Gemeinschaft von Organismen, es bietet auch die Möglichkeit, komplexe ökologische Wechselwirkungen zwischen diesen Organismen zu erforschen.
Während Bakterien im Laufe der Zeit durch wiederholte Antibiotika-Expositionen langsam Resistenzen entwickeln können, verschiedene Bakteriengemeinschaften teilen auch antimikrobielle Resistenzgene durch einen schnelleren Prozess, der als horizontaler Transfer bekannt ist, meist über den Austausch mobiler genetischer Elemente, die es DNA-Schnipseln ermöglichen, von einem Bakterium zum anderen zu springen.
„Da Gene, die für Resistenzen gegen verschiedene Antibiotikaklassen kodieren, sich oft auf denselben mobilen Elementen befinden, ein einziger horizontaler Austausch hat das Potenzial, zuvor antibiotikaempfindliche Bakterien in einen multiresistenten Organismus umzuwandeln, “ sagte Dantas.
Die Forscher verwendeten auch metagenomische Techniken, um wichtige Kontextinformationen über die Lage und Funktion von Resistenzgenen zusammenzustellen.
„Es gab eine signifikante Assoziation von Resistenzgenen mit mobilen genetischen Elementen, ein primärer Weg, auf dem sich Resistenzgene unter Bakterien ausbreiten, ", sagte D'Souza. "Obwohl unsere Studie nicht in der Lage war zu zeigen, dass Resistenzgene von pathogenen Bakterien getragen werden, es ist klar, dass dies möglich ist. Zusätzlich, internationale Reisende haben das Potenzial, bei ihrer Rückkehr nach Hause Resistenzgene in ihre eigenen Gemeinschaften einzuführen, und zukünftige Studien, die sich direkt mit dieser Möglichkeit befassen, haben Priorität."
Dantas fügte hinzu:„Die Identifizierung neuer antimikrobiell resistenter Bakterien und Gene könnte eine wichtige Rolle dabei spielen, die weltweite Ausbreitung von Resistenzen zu verlangsamen und mögliche Behandlungen für verwandte Krankheiten zu leiten. Unsere Studie legt den Grundstein für diese Bemühungen, indem sie neue Einblicke in die genetischen Mechanismen bietet, die der schnellen Erwerb und Austausch von Genen für antimikrobielle Resistenzen im Darmmikrobiom der Menschen während internationaler Reisen."
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