Springende Gene machen Clostridium difficile resistent – Genom entschlüsselt

Cambridge/England - Eine enorme genetische Flexibilität und ein hoher Anteil von „springenden Genen“ erklären, warum Clostridium difficile zu den am meisten gefürchteten Krankheitserregern zählt. Die Sequenzierung seines Genoms in Nature Genetics (2006; doi:10.1038/ng1830) zeigt das Darmbakterium als Überlebensspezialist.

C. difficile gehört zu den häufigsten Ursachen für nosokomiale Infektionen in Krankenhäusern und gefährdet dort vor allem ältere Patienten. Prävalenz und Mortalität übertreffen nach Angaben des Sanger Institutes in Cambridge sogar den notorischen Problemkeim MRSA (Methicillin-resistente Staph. aureus). Die Entschlüsselung des Genoms, die einer Gruppe von britischen und französischen Forschern unter Leitung von Mohammed Sebaihia vom Sanger Institute gelang, liefert Erklärungen für die einzigartige Pathogenität.

So unterscheidet sich C. difficile deutlich von seinen nahen Verwandten, C. botulinum (Erreger des Botulismus), Clostridium perfringens (Gasbranderreger), Clostridium tetani (Erreger des Wundstarrkrampfes) oder auch von Clostridium acetobutylicum, der früher zur Produktion von organischen Lösungsmitteln eingesetzt wurde. Diese Bakterien haben etwa 50 Prozent weniger Gene als C. difficile, darunter befinden sich jene, welche die besondere Pathogenität von C. difficile ausmachen.

C. difficile ist heute vor allem als Erreger der Antibiotika induzierten Diarrhö bekannt, zu der es kommt, wenn die physiologische Darmflora durch die Gabe von oralen Antibiotika aus dem Gleichgewicht gerät. Da C. difficile gegen die meisten Antibiotika resistent ist, kann er rasch die freiwerdenden ökologischen Nischen besetzen. Im schlimmsten Fall kommt es zu der lebensgefährlichen pseudomembranösen Colitis. C. difficile ist gegen eine Vielzahl von Antibiotika resistent. Oft sind nur noch Metronidazol und Vancomycin wirksam. Das Erwerben der Resistenzeigenschaften wird dadurch erleichtert, dass 11 Prozent des C. difficile-Genoms auf Transposonen gespeichert sind. Transposonen werden auch als springende Gene bezeichnet, weil sie ihre Position auf dem Chromosom ständig verändern können. Sie sollen die Nachfahren von eingefangenen Retroviren sein. Diese Mobilität scheint den Austausch und die Aufnahme von Genen anderer Erreger erheblich zu erleichtern, darunter auch solchen, die Resistenzeigenschaften vermitteln.

Eine weitere ebenfalls genetisch festgelegte Besonderheit des Anaerobiers C. difficile ist die Bildung von Sporen, die hochgradig widerstandsfähig gegen die in den Kliniken eingesetzten Desinfektionsmaßnahmen sind. Diese Sporen sind für die meisten nosokomialen Infektionen verantwortlich. Die Entschlüsselung des Genoms könnte den Forschern wichtige neue Anregungen liefern. Die Mikrobiologen dürfen auf neue Tests zum Nachweis des Erregers hoffen, der sich im Labor nur schwer anzüchten lässt.

Bei ihren genetischen Studien haben die Forscher festgestellt, dass C. difficile über eine außergewöhnliche Flexibilität verfügt. Die acht untersuchten Stämme hatten nur 40 Prozent des Genoms gemeinsam. Es überrascht deshalb nicht, dass ständig neue Stämme entstehen, die sich global sehr schnell ausbreiten, wie jener besonders virulente Stamm NAP1/027, der 2003 zuerst in Nordamerika beobachtet wurde und sich seither in anderen Ländern wie Großbritannien ausgebreitet hat.

Zu den „Raffinessen“ von C. difficile gehört ebenfalls die Produktion von Paracresol, mit dem der Erreger andere Bakterien abtötet und sich so seinen Platz in der Darmflora sichert. Auch Gallensäuren, die viele andere Erreger abtöten, können C. difficile nichts anhaben. Das Bakterium verfügt über eine Pumpe, die diese für ihn toxische Substanz nach außen pumpt. Etwa die Hälfte aller Kleinkinder sollen mit C. difficile besiedelt sein, ohne dass sie erkranken. Die Forscher vermuten, dass die Darmschleimhaut der Kinder einen Rezeptor noch nicht exprimiert, der für die Pathogenität von C. difficile von großer Bedeutung ist. Auch aus dieser Beobachtung ergeben sich interessante neue Therapieansätze, denen mithilfe des entschlüsselten Genoms jetzt nachgegangen werden kann.

Links zum Thema

• Abstract der Studie
• Pressemitteilung des Sanger Institute
• Informationen des RKI

Quelle: Newsletter Deutsches Ärzteblatt vom Montag, 26. Juni 2006