Häufige Bakterien, die lebensmittelbedingte Krankheiten verursachen, die nachweislich gegen Antibiotika resistent sind

Das brasilianische Gesundheitsministerium erhielt Berichte von 11. 524 Ausbrüche lebensmittelbedingter Krankheiten zwischen 2000 und 2015, mit 219, 909 Personen erkranken und 167 sterben an den betreffenden Krankheiten. Bakterien verursachten die meisten Ausbrüche solcher Krankheiten, einschließlich Durchfall und Gastroenteritis. Am häufigsten waren Salmonella spp., mit 31, 700 diagnostizierte Fälle im Zeitraum (14,4% der Gesamtzahl), Staphylococcus aureus (7,4%), und Escherichia coli (6,1%).

Laut einer Umfrage des Ministeriums für soziale Entwicklung Bakterien der Gattung Salmonella waren die ätiologischen Erreger bei 42,5% der im Labor bestätigten Ausbrüche von lebensmittelbedingten Krankheiten, die zwischen 1999 und 2009 in Brasilien gemeldet wurden.

Die Sequenzierung des gesamten Genoms der wichtigsten Bakterien, die akuten Durchfall verursachen, ist der Forschungsschwerpunkt einer Gruppe an der Universität von São Paulo unter der Leitung von Juliana Pfrimer Falcão, Professor an der Ribeirão Preto School of Pharmaceutical Sciences (FCFRP-USP) der Universität.

In einem Artikel veröffentlicht in PLUS EINS , Biomediziner Amanda Aparecida Seribelli und Fernanda Almeida, die zu Falcãos Labor gehören, beschreiben, wie sie die Genome von 90 Stämmen eines bestimmten Serovars von . sequenziert und untersucht haben Salmonella enterica bekannt als S. Typhimurium (eine Abkürzung von Salmonella enterica Unterart Serovar Typhimurium).

Die 90 Stämme wurden zwischen 1983 und 2013 am Adolfo Lutz Institute in Ribeirão Preto (Bundesstaat São Paulo, Brasilien) und der Stiftung Oswaldo Cruz (Fiocruz) in Rio de Janeiro. Sie porträtieren die Epidemiologie der Salmonellose in Brasilien in den letzten 30 Jahren, aus allen Regionen des Landes stammen und von Patienten mit lebensmittelbedingten Infektionen oder von kontaminierten Lebensmitteln wie Geflügel gesammelt wurden, Schweinefleisch, oder Salat und anderes Gemüse.

„Vom Menschen, Wir haben Blutproben erhalten, Abszesse des Gehirns, und Durchfallkot, “, sagte Seribelli.

Wenn die Wirkung von Antibiotika in jedem der 90 Stämme getestet wurde, Es wurde festgestellt, dass die überwiegende Mehrheit gegen verschiedene Antibiotikaklassen resistent war, die zum Arsenal der Medizin gehören. Die Studie identifizierte auch 39 Gene, die für die Resistenz gegen Antibiotika verantwortlich sind.

Mit Fiocruz verbundene Forscher, An der Studie nahmen die Fakultät für Agrar- und Veterinärwissenschaften der São Paulo State University (FCAV-UNESP) und das Adolfo Lutz Institut teil. Die 90 Stämme von S. Typhimurium wurden während Almeidas Promotionsaufenthalt von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) sequenziert.

Die vergleichende Analyse der Genome, Transkriptome, und Phänotypen von S. Typhimurium aus Menschen und Lebensmitteln in Brasilien isolierte Stämme wurden von der São Paulo Research Foundation - FAPESP, die FDA, und das Amt für Fakultätsentwicklung (CAPES) des Bildungsministeriums.

Salmonellose

Salmonellen umfassen zwei Arten, S. bongori und S. enterica . Letzteres ist die Typusart, mit einer großen Anzahl von Unterarten und Serovaren, die mehr lebensmittelbedingte Infektionen verursachen als jede andere Art in Brasilien und weltweit. Der Darmtrakt von Mensch und Tier ist das wichtigste natürliche Reservoir für diesen Erreger. mit Geflügel, Schweinefleisch und verwandte Lebensmittel, die als Hauptübertragungsvektoren dienen.

Die sechs Unterarten von S. enterica sind unterteilt in 2, 600 Serovare. Ein Serovar (kurz für serologische Variante) ist eine eindeutige Variation innerhalb einer Bakterien- oder Virusart, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie die gleiche Anzahl spezifischer Oberflächenantigene aufweist.

Die wichtigsten Unterarten von S. enterica aus epidemiologischer Sicht ist S. enterica Unterart enterica, die eine lebensmittelbedingte Infektion verursacht, die als Salmonellose bekannt ist. Die Symptome sind Durchfall, Fieber, Bauchkrämpfe, und Erbrechen.

S. enterica Untersp. enterica war die Hauptursache für die 31. 700 Salmonellosefälle in Brasilien zwischen 2000 und 2015 gemeldet. Die am häufigsten isolierten Serovare dieser Unterart sind S. Typhimurium und S. Enteritidis .

S. Enteritidis ist eines der führenden Salmonellose-verursachenden Serovare. Es breitete sich erstmals in einer Pandemie aus, die in den 1990er Jahren in Europa begann. S. Typhimurium war vor der Pandemie das am weitesten verbreitete Serovar und verursacht weiterhin Infektionen.

Laut Almeida, alle 90 in der Studie analysierten Stämme gehörten zu S. Typhimurium . Ein weiterer Forscher am FCFRP-USP (ebenfalls am Klinischen, Toxikologisches und Bromatologisches Analyselabor) sequenziert und analysiert derzeit Proben, die das Serovar enthalten S. Enteritidis .

Almeida nahm die 90 Stämme von S. Typhimurium in die USA im Jahr 2015. "Ihre Genome wurden im Zentrum für Lebensmittelsicherheit und angewandte Ernährung der FDA in Maryland unter der Aufsicht des Forschers Marc W. Allard, " er sagte.

S. Typhimurium 's Genom enthält 4,7 Millionen Basenpaare. Eine kurze Überlegung zeigt uns, dass die Studie einen Berg von Daten generiert hat, genauer gesagt 423 Millionen Basen, die der Summe von 90 Genomen entsprechen.

Nach seiner Rückkehr nach Ribeirão Preto, Almeida arbeitete mit Seribelli an einer vergleichenden Analyse der Genome der verschiedenen Stämme, um ihre Vielfalt und die evolutionären Beziehungen zwischen ihnen zu verstehen.

Laut Almeida, die verwendete Technik war die Hochdurchsatz-Genotypisierung mit SNPs (ausgesprochen "snips" und kurz für Single-Nukleotid-Polymorphismen), die es ihnen ermöglichte, die genetische Zusammensetzung (Genotyp) jedes Stammes mittels DNA-Sequenzierung zu identifizieren. SNPs sind die häufigsten Marker für genetische Variation. Die phylogenetischen Ergebnisse trennten die 90 Stämme von S. Typhimurium in zwei Gruppen, A und B.

„Die Gruppe der Proben, die aus Lebensmitteln entnommen wurden, unterschied sich von der Gruppe, die beim Menschen gesammelt wurde, ", erklärte Seribelli. "Nahrungsmittelisolate wurden in relativ ähnlicher Anzahl zwischen den Gruppen A und B verteilt, Dies deutet darauf hin, dass in Brasilien mehr als ein Subtyp in Lebensmitteln zirkuliert. Humane Isolate waren häufiger in Gruppe B, was darauf hindeutet, dass sich ein bestimmter Subtyp wahrscheinlich an den Menschen angepasst hat."

In einem weiteren wichtigen Teil ihrer von FAPESP finanzierten Forschung, die Wissenschaftler maßen bei jedem der 90 Stämme Antibiotikaresistenzen. Laut der Studie, 65 (72,2%) der Stämme erwiesen sich als resistent gegen Sulfonamide, 44 (48,9%) zu Streptomycin, 27 (30 %) zu Tetracyclin, 21 (23,3%) auf Gentamicin und sieben (7,8%) auf Ceftriaxon, ein Cephalosporin-Antibiotikum.

Ursprung des Widerstands

Die Analyse von SNPs identifizierte 39 Gene für Resistenz gegen verschiedene Klassen von antimikrobiellen oder antibiotischen, wie Aminoglykosid, Tetracyclin, Sulfonamid, Trimethoprim, Beta-Lactam, Fluorchinolon, Phenicol und Makrolid. In einigen Genen wurden auch Punktmutationen gefunden, wie gyrA, gyrB, parC und parE.

„Auffällig ist, dass S. Typhimurium ist resistent gegen Antibiotika, die zur Behandlung der Krankheit eingesetzt werden können, ", sagte Seribelli. "Diese Medikamente stehen Ärzten zur Verfügung, um Infektionen zu bekämpfen, die Resistenzen zeigen. Sie sind eine zweite Verteidigungslinie, wenn Mikroorganismen nicht vom Immunsystem des Patienten abgetötet werden, da Salmonellose normalerweise selbstlimitierend ist und keine Antibiotika erforderlich sind. Das Hauptproblem ist, wenn dies fehlschlägt und die Bakterien invasiv werden."

Ein weiterer Punkt, der die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler auf sich zog, war der Unterschied zwischen der Resistenz der Stämme über die 30-jährige Probenahmeperiode. "Die Proben von S. Typhimurium Mitte der 1990er Jahre gesammelte Proben zeigten mehr Resistenzen gegen Antibiotika als Proben aus späteren Jahren. Dies könnte durch das Aufkommen des Serovars Anfang der 1990er Jahre erklärt werden S. Enteritidis , die inzwischen zu einer der Hauptursachen für Salmonelleninfektionen geworden ist, “ sagte Seribelli.

S. Enteritidis ist seit den 1950er Jahren bekannt, aber für eine zeit, es verursachte weniger Krankheitsfälle. Dies wurde radikal geändert durch die S. Enteritidis Pandemie, die Ende der 1980er und Anfang der 1990er Jahre in Europa begann und sich dann auf der ganzen Welt verbreitete.

"Seit damals, S. Enteritidis ist einer der am weitesten verbreiteten Serovare in Brasilien und weltweit. Als Ergebnis, es ist ein Serovar, das bei Bedarf auch mit Antibiotika bekämpft werden kann, “ sagte Seribelli.

Laut Almeida, S. Typhimurium bleibt einer der wichtigsten vom Menschen isolierten Serovare, Tiere und Lebensmittel in Brasilien und weltweit.

Ab dem S. Enteritidis Pandemie Mitte der 1990er Jahre, die Zahl der resistenten Stämme ist gegenüber der vor den 1990er Jahren verbreiteten Zahl offenbar zurückgegangen, aber ob die Virulenz dieser Stämme zugenommen hat, damit sie sich an diese neue Nische anpassen können, ist unbekannt.

„Das zentrale Ergebnis dieser Forschung ist die Entdeckung einer großen Zahl von Resistenzgenen in den Proben, wenn man bedenkt, dass sie von Menschen und Nahrungsmitteln isoliert wurden. Dies weist auf das heute sehr hohe Kontaminationsrisiko in Brasilien durch Lebensmittel hin, die gegen Antibiotika resistente Salmonellenstämme enthalten. ", sagte Almeida.​

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