Molekulare Verwandtschaftsbeziehungen von Clostridioides difficile-Isolaten der Ribotypen 015, 027, 046, 106 und 176 bei Patienten des Universitätsklinikums des Saarlandes und phylogenetischer Vergleich mit Stämmen aus Deutschland

Abstract

Zusammenfassung Das vermehrte Auftreten von Antibiotika-assoziierten Durchfallerkrankungen stellt eine zunehmende Herausforderung für unser Gesundheitssystem dar. Der Großteil dieser Erkrankungen wird durch Clostridioides difficile (C. difficile) ausgelöst, ein Bakterium, welches sich häufig über nosokomiale Infektionen verbreitet. Von besonderem Interesse sind hierbei einige im Verlauf der letzten Jahre zunehmend vorkommende Isolattypen, welche meist zu schwerer verlaufenden C. difficile Infektionen (CDI) führen. Diese werden in der Fachliteratur als „hypervirulente Ribotypen (RTs)“ bezeichnet. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Verwandtschaftsbeziehungen unter einer Auswahl an Isolaten relevanter RTs darzustellen und die genetische Vernetzung dieser, sowie ihre Tendenz zum Clustering am Universitätsklinikum des Saarlandes (UKS) und auf bundesdeutscher Ebene zu erfassen. Hierbei wurde sich vor allem auf RTs konzentriert, welche bereits in der Vergangenheit mit schwer verlaufenden CDI in Verbindung gebracht werden konnten (z.B RT027, RT176). Parallel hierzu wurde der Großteil der untersuchten Isolate einer Resistenztestung unterzogen, um Einblicke in die Tendenz der RTs zur Ausbildung von im klinischen Alltag relevanten Antibiotikaresistenzen zu gewinnen. Durch diese Surveillance-Maßnahme konnten die Ausbreitung der untersuchten Stämme erfasst und Aussagen über die Wirksamkeit von Hygienemaßnahmen getroffen werden. Die Typisierung erfolgte mittels „multi-locus-variable-number-tandem-repeat-analysis“ (MLVA). Insgesamt wurden 234 Isolate der RTs RT015, RT027, RT046, RT106 und RT176 vom UKS und externen Einsendern aus Deutschland analysiert. Zusätzlich wurden für alle aus dem UKS stammenden Isolate, welche höhergradige Verwandtschaftsbeziehungen, also eine Summed Tandem-Repeat-Differenz (STRD) von ≤ 5 zueinander aufwiesen, die Verlegungshistorien der entsprechenden Patienten während ihrer Behandlung ausgewertet. Hierdurch konnten Rückschlüsse auf potentielle Übertragungswege gezogen werden. Insgesamt erwiesen sich 146 der typisierten Isolate als verwandt (STRD ≤ 10). Diese ließen sich für Deutschland, bzw. das UKS teilweise zu aus mehreren genetisch ähnlichen Isolaten bestehenden Clustern zusammenfassen. Für 202 der typisierten Isolate (202/234) erfolgte eine Resistenztestung gegenüber den Antibiotika Clarythromycin, Rifampicin, Metronidazol, Vancomycin und Moxifloxacin. Hierbei fielen weit verbreitete Resistenzen gegenüber Clarithromycin und Moxifloxacin auf. Weiter lagen in mehreren Fällen Resistenzen gegenüber Rifampicin vor. Die Auswertung der Verlegungshistorien bestätigte, dass fulminant verlaufende CDIs häufig auf nosokomiale Geschehen zurückzuführen sind. Gleichzeitig fanden sich Hinweise darauf, dass auch ambulante Übertragungen und Übertragungen durch teilstationäre Behandlungen eine relevante Rolle bei der Verbreitung von hypervirulenten RTs spielen. Dies lässt ein zukünftiges Monitoring des Erregers auch in diesen Settings als sinnvoll erscheinen.

Abstract The increased occurrence of antibiotic-associated dysentery is an important challenge for our health system. The majority of these diseases are caused by Clostridioides difficile (C. difficile), a bacterium common cause for nosocomial infections. Certain lineages of C. difficile which increasingly occurred over the last few years and usually cause more severe infections are of special interest. The literature is referring to these as „hypervirulent ribotypes (RTs)“. The aim of this thesis was to show relationships among a selection of isolates of clinically relevant RTs and to record the genetic similarities of these, as well as their tendency towards clustering at the Saarland University Hospital (UKS) and at state level. The focus was put mainly on RTs which, in the past, had been associated with fulminant CDIs (e.g RT027, RT176). At the same time, the majority of the isolates were examined in order to recognize antibiotic resistances of clinical relevance in patient care, like resistances against antibiotics used for therapie. This surveillance measure allowed us to record the distribution of the RTs examined and to judge the effectiveness of hygienic measures. The analyses were done by using multi-locus-variable-number-tandem-repeat-analysis (MLVA). A total of 234 isolates from the RTs RT015, RT027, RT046, RT106 and RT176 were analyzed. All isolates were provided by the UKS and by other hospitals from Germany. In addition, all transfer histories of patients infected by isolates which showed a close genetic relationship by MLVA were evaluated to identify potential transmission routes. A total of 146 of the typed isolates were found to be more closely related, which means that their summed-tandem-repeat-difference (STRD) was five or lower. For both, the UKS and Germany, these isolates could be organized into clusters of several isolates which showed high genetic similarities. 202 of the typed isolates (202/234) were tested for resistance to the antibiotics clarithromycin, rifampicin, metronidazole, vancomycin and moxifloxacin. These tests identified high resistance rates for clarithromycin and moxifloxacin. In addition, moderate resistances rates for rifampicin were found. The evaluation of the transfer histories confirmed that CDIs with a fulminant progression were often traced back to nosocomial events. At the same time, indications were found suggesting that outpatient transmissions and transmissions through day-care treatment might be also relevant for the dissemination of hypervirulent RTs. These findings indicate that a future monitoring of these patient groups will support a valid evaluation of the epidemiologic situation of C. difficile in Germany.