Charakterisierung der Antibiotika-Resistenz-Mechanismen von Pseudomonas aeruginosa unter Harnwegs-ähnlichen Bedingungen

Narten, Maike

P. aeruginosa ist ein nosokomialer Keim, der aufgrund seiner hohen intrinsischen Antibiotikaresistenz und seiner großen Anpassungsfähigkeit ein medizinisch relevantes Problem darstellt. Wenig verstanden waren dabei bisher Infektionen des Urogenitaltraktes durch P. aeruginosa. Um Grundlagen für eine effiziente Therapie zu schaffen wurden die Antibiotikaresistenzen 32 klinischer P. aeruginosa-Isolate charakterisiert. Ein Schwerpunkt wurde hierbei auf das Biofilmwachstum unter Infektions-relevanten Bedingungen gelegt. Die steigende Anzahl multiresistenter P. aeruginosa-Stämme innerhalb der letzten Jahre und im Verlauf chronischer Infektionen wurde hierbei besonders beachtet. Sowohl anaerobe- als auch Harnwegs-ähnliche Bedingungen erhöhten die Antibiotikatoleranz der P. aeruginosa-Zellen deutlich. Weitere Unterschiede in der Antibiotikatoleranz wurden zwischen dem Laborstamm PAO1 und verschiedenen Harnwegsisolaten beobachtet. Zur Aufklärung der Resistenz-Mechanismen wurden Mutantenstudien durchgeführt. Eine Mutation im fumC1-Gen von P. aeruginosa PAO1 erwies sich als besonders Resistenz-fördernd. Weiterhin konnte eine Eisenabhängigkeit der Antibiotikatoleranz von P. aeruginosa unter Harnwegs-ähnlichen Bedingungen festgestellt werden. Eisenmangel behindert möglicherweise die Fenton-Reaktion und damit die durch reaktive Sauerstoffspezies verursachte Schädigung von DNA, Proteinen und Lipiden. Entsprechend gab es Hinweise auf eine weniger stark erhöhte Bildung reaktiver Sauerstoffspezies von P. aeruginosa durch Antibiotikaeinfluss unter Harnwegs-ähnlichen Bedingungen. Diese Umstände könnten innerhalb des Harnwegs zu einem verbesserten Überleben von P. aeruginosa während einer Antibiotikabehandlung führen. Die Ergebnisse dieser Arbeit konnten Aufschluss über die Antibiotikatoleranz von P. aeruginosa unter Infektions-relevanten Bedingungen im menschlichen Harnweg geben und bisher wenig beschriebene Resistenzmechanismen von P. aeruginosa identifizieren und aufklären helfen.

P. aeruginosa is a nosocomial pathogen. Due to its high intrinsic antibiotic resistance and its adaptability it causes medical relevant problems worldwide. The knowledge about P. aeruginosa infections inside the urinary tract was little so far. To provide a basis for an efficient therapy, the antibiotic resistance of 32 clinical P. aeruginosa-isolates was distinguished. Therefore the growth of biofilms under infection relevant conditions was observed. Also the growing number of multidrug resistant P. aeruginosa strains during the last years and in chronic infections was considered. Anaerobic growth, as well as urinary tract-like conditions increased the antibiotic resistance of P. aeruginosa cells. Further differences according to antibiotic tolerance were detected between the laboratory strain PAO1 and the tested clinical isolates. In order to explain those antibiotic resistance mechanisms we performed mutant studies. Especially a mutation in the fumC1-Gene of P. aeruginosa PAO1 triggered the antibiotic resistance of this strain. Furthermore we were able to detect an iron dependence of the antibiotic resistance of P. aeruginosa under urinary tract like conditions. Iron deficiency blocks the Fenton-reaction and the generation of reactive oxygen species which cause damages in DNA, proteins and lipids. Furthermore we detected decreased rates of reactive oxygen species in P. aeruginosa after antibiotic treatment under urinary tract like conditions. These circumstances might improve the survival of P. aeruginosa during an antibiotic treatment of urinary tract infections. The results of this work gave information about the antibiotic tolerance of P. aeruginosa during infection relevant conditions in the human urinary tract. Furthermore we identified unknown resistance mechanisms and helped to explain their functions.

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Narten, Maike: Charakterisierung der Antibiotika-Resistenz-Mechanismen von Pseudomonas aeruginosa unter Harnwegs-ähnlichen Bedingungen. 2011.

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