Studie zeigt, wie Acinetobacter baumannii ohne Wasser auf Krankenhausoberflächen überlebt

Der Erreger Acinetobacter baumannii kann auf Krankenhausoberflächen – ohne Wasser – monatelang überleben, eine Fähigkeit, die dazu beigetragen hat, dass er zu einer der Hauptursachen für im Krankenhaus erworbene Infektionen geworden ist.

Jetzt hat ein Team von Forschern der Vanderbilt University einen Mechanismus entdeckt, den dieser Käfer nutzt, um in einem ausgetrockneten Zustand zu leben: Er produziert „Hydrophilin“-Proteine, die vor Wasserentzug schützen.

Die Entdeckung, berichtet in der Zeitschrift Zellwirt & Mikrobekönnten neue Strategien anleiten, um A. baumannii von Oberflächen zu eliminieren, indem sie auf diese Hydrophilinproteine ​​abzielen.

Die Weltgesundheitsorganisation betrachtet A. baumannii als eines der Bakterien mit der höchsten Priorität, für das neue Antibiotika wegen seiner wachsenden Antibiotikaresistenz benötigt werden, sagte Eric Skaar, Ph.D., MPH, Ernest W. Goodpasture Professor für Pathologie, Mikrobiologie und Immunologie.

„Die Tatsache, dass A. baumannii Krankenhausoberflächen kontaminiert und extrem schwer zu beseitigen ist, bringt es in engen Kontakt mit sehr anfälligen Patienten“, sagte Skaar, der auch Direktor des Vanderbilt Institute for Infection, Immunology, and Inflammation ist. Unterbrechungen der Infektionskontrollpraktiken während der COVID-19-Pandemie haben in jüngster Zeit zu einem Anstieg der A. baumannii-Fälle geführt.

Die Ergebnisse könnten auch translationale Anwendungen für die Konservierung von Arzneimitteln (Probiotika) auf Protein- und lebender Bakterienbasis haben, die getrocknet und in Pillenform verpackt werden, von denen nur ein Bruchteil überlebt.

„Eine Herausforderung für Probiotika besteht darin, genügend Bakterien durch den Magen und in den Darm zu bekommen“, sagte Skaar. „Wenn Sie diese Proteine ​​von Acinetobacter in ein Probiotikum geben, würde dieser Organismus den Austrocknungsprozess viel wahrscheinlicher überleben und lebend aus der Pille kommen.“

Um zu untersuchen, wie A. baumannii Wasserverlust toleriert, leitete Postdoktorandin Erin Green, Ph.D. Studien, die zunächst die Auswirkungen der Austrocknung auf die Physiologie und Pathogenese von A. baumannii untersuchten. Die Forscher fanden heraus, dass A. baumannii mehr als sieben Monate Austrocknung überleben konnte und dass es, wenn es getrocknet und dann rehydriert wurde, bei Mäusen virulentere Infektionen verursachte. Sie zeigten auch, dass kürzlich isolierte klinische Stämme von A. baumannii im Vergleich zu einem älteren Laborstamm zehnmal widerstandsfähiger gegen Austrocknung waren.

Unter Verwendung eines genetischen Screens entdeckten Green und Kollegen zwei „Austrocknungstoleranzproteine“ von A. baumannii, die die Gruppe DtpA und DtpB nannte. Die Proteine ​​haben eine ungewöhnliche Aminosäuresequenz aus sich wiederholenden Einheiten und sehen nicht wie typische Proteine ​​aus, sagte Skaar.

„Die Proteinsequenz hat uns wirklich überrascht, und wir haben ziemlich schnell herausgefunden, dass DtpA und DtpB diese ungewöhnlichen Merkmale mit einer Gruppe von Proteinen teilen, die als ‚intrinsisch ungeordnete Proteine‘ bezeichnet werden und in Organismen vorkommen, von denen bekannt ist, dass sie außerordentlich resistent gegen Wassermangel sind.“

Die Liste der Organismen umfasst Bärtierchen, Nematoden, Hefen und Pflanzensamen. DtpA und DtpB sind einige der ersten bakteriellen intrinsisch ungeordneten Proteine, die charakterisiert wurden.

„Es war ziemlich cool herauszufinden, dass Acinetobacter die gleiche Strategie verwendet, um Wasserentzug zu widerstehen wie Bärtierchen, die zu den widerstandsfähigsten bekannten Tieren gehören und sogar den Weltraumkontakt überlebt haben“, sagte Skaar.

Die Forscher zeigten, dass die Expression von DtpA in einem anderen probiotischen Bakterienstamm den Schutz vor Wasserverlust auf diesen Stamm ausdehnen könnte, was die Idee unterstützte, DtpA oder ähnliche Proteine ​​zu verwenden, um das probiotische Überleben nach dem Austrocknen zu unterstützen. Sie zeigten auch, dass das Trocknen oder Hitzeinaktivieren eines gereinigten Proteinenzyms in Gegenwart von DtpA die Aktivität des Enzyms schützte.

„Wir glauben, dass diese Proteine ​​eine wertvolle kommerzielle Anwendung haben könnten, um die Aktivität von Protein- und probiotischen Therapeutika zu erhalten“, sagte Skaar.

Zu den Autoren neben Green und Skaar gehören Andrew Monteith, Ph.D., und Hualiang Pi, Ph.D., am VUMC sowie Joseph Fakhoury und David Giedroc, Ph.D., an der Indiana University.