Bern (idw) – In Bakterien, die natürlicherweise in Kuhmilch vorkommen können, haben Forschende der Universität Bern ein Antibiotikaresistenz-Gen entdeckt. Dieses verursacht auch Resistenz gegen die neueste Generation von Breitband-Antibiotika. Diese Resistenz könnte sich auf menschliche Bakterien übertragen, womit insbesondere die Behandlung von Spitalinfektionen durch Breitband-Antibiotika gefährdet würde.

Macrococcus caseolyticus ist ein harmloses Bakterium, das auf der Haut von Milchkühen lebt und über das Melken auch in die Milch gelangen kann. Es kann somit in Produkten aus Rohmilch vorkommen, zum Beispiel in Rohmilchkäse. Forschende des Instituts für Veterinär-Bakteriologie der Universität Bern haben nun in Kuhmilch bei Stämmen von Macrococcus caseolyticus ein Gen entdeckt, das gegen den Wirkstoff Methicillin resistent macht. Bei einem anderen Bakterium, Staphylococcus aureus, hat die Resistenz gegen Methicillin gravierende Auswirkungen: Sie macht das häufig bei Tier und Mensch auf der Haut und den Schleimhäuten vorkommende Bakterium zu einem gefährlichen Keim, der bekannt ist für schwer behandelbare Spitalinfektionen.

Diese Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus-Stämme (sogenannte MRSA) können nur noch mit Kombinationen von Antibiotika bekämpft werden. Die erworbene Methicillin-Resistenz steht mit bestimmten Genen in Verbindung (mecA, mecB, oder mecC). Diese wurden aber bei Macrococcus caseolyticus nicht gefunden – dort basiert die Resistenz auf einem neu entdeckten Gen (mecD). Die Entdeckung wurde nun im Fachjournal «Scientific Report» (der Nature Publishing Gruppe) publiziert.

Zufällig entdeckt

Bei einer mehrjährigen Untersuchung von Milch von Kühen, die an Euterentzündung litten, stellten Forschende um den Berner Veterinär-Bakteriologen Vincent Perreten fest, dass sich darin Macrococcus caseolyticus befand. Euterentzündungen werden häufig mit Penicillin und Cephalosporin behandelt, die wie Methicillin zu den sogenannten Betalaktam-Antibiotika gehören. Die in der Milch isolierten Bakterien waren jedoch dagegen resistent. Sie wiesen ein ähnliches Resistenz-Muster gegen Betalaktam-Antibiotika auf wie die Methicillin-resistenten Staphylokokken (MRSA), aber die bisher bekannten, dafür verantwortlichen Gene fehlten.

«Wir waren fasziniert von dieser neuartigen Resistenz und wollten herausfinden, welches Gen dahinter steckt», sagt Perreten. Mittels einer neuartigen Methode, dem sogenannten Next Generation Sequencing (NGS), konnten die Forschenden das Gen nun identifizieren und nachweisen, dass es sich um ein neues Methicillin-Resistenz-Gen handelt. Bakterien können durch Mutationen oder den Austausch mit anderen Bakterien Antibiotikaresistenzgene erwerben und sich an ihre Umgebung anpassen. Bei der Untersuchung des Erbguts von M. caseolyticus identifizierten die Forschenden eine bislang unbekannte «Insel» von Antibiotika-Resistenz, welche sich das Bakterium angeeignet hatte. Dort befand sich das neue Resistenz-Gen, welches die Forschenden mecD nannten.

Das neue Gen überträgt Resistenz gegenüber Breitband-Antibiotika

Die Gruppe um Vincent Perreten fand zudem heraus, dass das neue Methicillin-Resistenz-Gen mecD die Bakterien gegenüber allen Betalaktam-Antibiotika resistent macht, auch gegenüber der neuesten Generation von Breitbandantibiotika, die gegen MRSA-Infektionen eingesetzt wird. Weitere Untersuchungen der «Resistenz-Insel» ergaben, dass diese sich ebenso in das Erbgut von Staphylococcus aureus einfügen könnte. «Da S. aureus und M. caseolyticus sich denselben Lebensraum teilen, könnte dies schon bald in der Natur geschehen», sagt Perreten.

Auch bei Hunden gefunden

M. caseolyticus mit dem neu entdeckten Resistenz-Gen mecD wurde bisher hauptsächlich bei Kühen identifiziert. In einem Fall wurde es aber auch bei einem Hund isoliert, der an einer Hautinfektion litt. «Dies bedeutet, dass diese Bakterien das Potenzial haben, verschiedene Tierarten zu kolonisieren», erklärt Perreten. «Bislang gibt es keine Hinweise auf mecD beim Menschen, aber das Überspringen des Gens von M. caseolyticus zu S. aureus würde die Bekämpfung von Spitalinfektionen zusätzlich massiv gefährden». Die Selektion und somit weitere Verbreitung dieses Gens sollte laut den Forschenden vermieden werden – insbesondere durch eine Einschränkung von unangemessenem Antibiotika-Einsatz bei Tieren und Menschen. «Es ist zwingend nötig, die weitere Evolution und Ausbreitung dieses neuen Resistenz-Gens bei tierischen wie auch menschlichen Bakterien zu beobachten», sagt Perreten.

Publikation:

Schwendener S, Cotting K, Perreten V.:
Novel methicillin resistance gene mecD in clinical Macrococcus caseolyticus strains from bovine and canine sources.
Sci Rep. 2017 Mar 8;7:43797. doi: 10.1038/srep43797