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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-78899
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2016/7889/


Molekulargenetische Mechanismen der Carbapenemresistenz bei klinischen Isolaten von Pseudomonas aeruginosa

Molecular genetic mechanisms of Carbapenem resistance in clinical isolates of Pseudomonas aeruginosa

Goritzka, Veronika

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Basisklassifikation: 44.43
Institut: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Rohde, Holger (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 28.04.2016
Erstellungsjahr: 2015
Publikationsdatum: 31.05.2016
Kurzfassung auf Deutsch: Im Zusammenhang mit nosokomialen Infektionen spielt P. aeruginosa eine
bedeutende Rolle. Etwa zehn Prozent der im Krankenhaus erworbenen Infektionen
werden durch diesen Keim ausgelöst. Für die Behandlung gelten als sogenannte
Reserveantibiotika die Carbapeneme. Jedoch wird die Behandlung dieser Infektionen
aufgrund von immer weiter steigenden Resistenzraten gegen Carbapeneme immer
schwieriger. Die Antibiotikaresistenz entsteht durch verschiedene Mechanismen mit
jeweils komplexen Regulationsvorgängen. Ziel der hier vorgelegten Arbeit war es
herauszufinden, welche der bislang bekannten molekularen Mechanismen zur
Entstehung einer Carbapenemresistenz bei P. aeruginosa bei Stämmen aus dem
Routinelabor des UKE vorliegen.
Zu den untersuchten Mechanismen im Bezug auf die bei allen Proben vorliegende
Imipenemresistenz (MHK > 32mg/l) gehörten die Carbapenemasen, Mutationen im
Gen des Membranporins OprD und in der AmpC-ß-Lakatamase bzw. extendedspectrum-
AmpC-ß-Laktamase (ESAC). Es war möglich, für 28 der 59 untersuchten
Stämme einen wahrscheinlichen Mechanismus für die vorliegende
Imipenemresistenz zu finden. Bei 26 Proben fanden wir Veränderungen, die das
Resistenzverhalten zumindest teilweise erklären können. Lediglich bei drei Proben
fanden wir in den untersuchten Genen keine Erklärung für die gesteigerte
Imipenemresistenz. Bei zwei Proben sind die Auswirkungen der Mutationen auf das
Resistenzverhalten unklar.
Zur Untersuchung der bei 40 Proben vorliegenden Meropenemresistenz wurden die
Regulatorgene der Effluxpumpe MexAB-OprM mexR, nalC, nalD sowie das
Vorliegen einer Carbapenemase untersucht. Für Meropenem konnte bei 15 Proben
der wahrscheinliche Resistenzmechanismus geklärt werden. Bei sieben Proben
müssen weitere Untersuchungen folgen, um die Auswirkung der Mutationen auf die
Meropenemresistenz zu klären. Bei 18 Proben fanden wir keine Erklärung für die
gesteigerte Meropenemresistenz.
Aus den Ergebnissen der vorgelegten Arbeit ergeben sich Anknüpfungspunkte für
weitergehende Untersuchungen. Insbesondere bei den Proben, bei denen ein
Aminosäureaustausch mit noch unbekannter Auswirkung nachgewiesen wurde, ist es
wichtig, im nächsten Schritt beispielsweise Komplementierungsversuche mit dem
Wildtyp-Gen vorzunehmen. So könnten die Auswirkungen der Mutationen auf das
Resistenzverhalten geklärt werden. Weiterhin müssten Expressionsanalysen vorgenommen werden, um zu untersuchen, wie sich die Proteinexpression durch die
Mutationen verändert. Unsere Studie zeigt zudem, dass, neben den hier untersuchten
Mechanismen Weitere für die Entstehung von Carbapenemresistenz relevant sind.
Kurzfassung auf Englisch: Pseudomonas aeruginosa plays an important role in nosocomial infections.
Approximately 10% of hospital-acquired infections are caused by this pathogen.
Carbapenems are an important therapeutic option for the treatment of serious
infections induced by P. aeruginosa. Because of an increasing prevalence of
carbapenem resistance an appropriate treatment is becoming more complicated.
Antimicrobial resistance is developed by P. aeruginosa by different mechanisms
each with complex regulatory systems. The purpose of this work was to determine
which of the already known mechanisms for carbapenem resistance are prevalent in
samples of P. aeruginosa collected in the clinical microbiology laboratory of the
UKE.
Showing a MIC > 32mg/l all samples were resistant to imipenem. For those strains
we investigated the following resistance mechanisms: prevalence of
Carbapenemases, mutations in oprD encoding for an outer membrane porin as well
as mutations in the gene encoding the AmpC-ß-Lactamase, respectively extendedspectrum-
AmpC-ß-Lactamase (ESAC). It was possible to determine the responsible
mechanism for imipenem resistance for 28 out of 59 samples. In 26 cases we found
genetic alterations which may explain imipenem resistance in parts. For three strains
we were not able to find an explanation for the imipenem resistance. For two samples
the impact of our findings on imipenem resistance remain unclear.
To investigate the mechanisms for meropenem resistance, seen in 40 cases, we
analysed both the genes mexR, nalC, nalD which regulate the efflux pump MexABOprM,
and the existence of carbapenemases. The probable resistance mechanism was
found for 15 samples. For seven strains it is necessary to do further investigation to
rule out the effect of the mutations we found. In 18 cases no explanation for the
meropenem resistance was found.
To explain the antimicrobial resistance it is necessary to do further research.
Especially for those cases where the effect of the found mutations remains unclear.
For example complementation with the wildtype-genes or analyses of protein
expression could be done. Additionally, this work reveals that there are relevant
mechanisms for carbapenem resistance which were not discussed or analysed in our
study.

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