Infektionswege besser verstehen Per Genomsequenzierung zur Infektionsquelle

Mittels Genomsequenzierung lassen sich Infektionswege effizient aufspüren. So gelang es Forschern nun, einen weltweiten Mycobacterium chimaera Ausbruch detailliert nachzuverfolgen.

Anbieter zum Thema

Andreas Hettich GmbH & Co. KG

Elementar Analysensysteme GmbH

Socorex Isba SA

Forschungszentrum Borstel Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften

Borstel – Wissenschaftler eines europäischen Konsortiums unter der Leitung des Universitätsspitals Zürich und des Forschungszentrums Borstel konnten durch Genomsequenzierung einen weltweiten Mycobacterium chimaera Ausbruch detailliert nachverfolgen. Die Studie zeigte, dass in der Intensivmedizin eingesetzte Hypothermiegeräte („Heater Cooler Units“) die wahrscheinliche Quelle einer Infektion mit einem M. chimaera Stamm sind, an der 21 Patienten aus der Schweiz, Deutschland, den Niederlanden und dem Vereinigten Königreich und 12 weitere Patienten in den USA und Australien erkrankt sind. Die Ansteckung erfolgte im Rahmen eines herzchirurgischen Eingriffes, bei der die Hypothermiegeräte zur Regulierung der Bluttemperatur eingesetzt werden.

Mycobacterium chimaera – nicht immer harmlos

M. chimaera gehört zu den sogenannten nichttuberkulösen Mykobakterien (NTM). Diese kommen in natürlichen Wasserreservoirs vor und sind normalerweise harmlos. Bei Menschen mit bestimmten Vorerkrankungen und immungeschwächten Personen können die NTM-Bakterien jedoch Infektionen insbesondere der Lunge hervorrufen. Erste Studien aus dem Jahr 2013 zeigten allerdings, dass M. chimaera ebenfalls Entzündungen der künstlichen Herzklappe verursachen kann, wahrscheinlich ausgelöst durch eine Infektion während einer Operation am offenen Herzen durch verunreinigte Hypothermiegeräte.

Um den Infektionsweg aufzuklären, wurden in der aktuellen Studie 250 M. chimaera Proben (von Herzpatienten, Temperaturregulierungsgeräten, weiteren Medizinprodukten, Trinkwasserspendern und Leitungswassersystemen der Krankenhäuser, und Hypothermiegeräten aus Produktionsstandorten) mittels Genomsequenzierung untersucht. Zusätzlich wurden M. chimaera Stämme von Patienten ohne Herzoperation aus der Schweiz, aus Deutschland, den Niederlanden und Großbritannien einbezogen.

Die Ergebnisse zeigten, dass die M. chimaera Bakterien aus den Proben der 21 infizierten Herzchirurgiepatienten, aus 12 weiteren Proben von Patienten aus den USA und Australien, und aus den meisten der Proben aus Hypothermiegeräten eine sehr große Ähnlichkeiten aufweisen und somit einen starken Hinweis auf eine gemeinsame Quelle geben.

Ausbrüche von Krankheitserregern per Genomsequenzierung untersuchen

„Genomsequenzierungen sind ein leistungsstarkes Werkzeug um Ausbrüche von Krankheitserregern zu untersuchen. Unsere Untersuchung zeigt, dass der weltweite M. chimaera Ausbruch höchstwahrscheinlich einer Quelle zuzuordnen ist“, fasst Prof. Stefan Niemann, Leiter der Forschungsgruppe „Molekulare und Experimentelle Mykobakteriologie“ am Forschungszentrum Borstel und Mitglied im Exzellenzcluster „Entzündungsforschung“, die Ergebnisse zusammen. Prof. Hugo Sax vom Universitätsspitals Zürich fügt hinzu: „Die Studie zeigte aber auch, dass mindestens ein Patient möglicherweise durch eine lokale Verunreinigung im Krankenhaus infiziert wurde. Operationssäle sollten deswegen frei von unkontrollierten Wasserquellen sein, um das generelle Infektionsrisiko zu minimieren.“

Die Autoren weisen darauf hin, dass es nicht möglich war, einzelne Patienten mit den jeweiligen Geräten in Verbindung zu bringen, durch die wahrscheinlich die Infektion erfolgte. Obwohl eine große Anzahl von Proben untersucht wurde, ist die Anzahl der Proben aus Leitungswasser, Hypothermiegeräten und den von den Geräten erzeugten Aerosolen zu gering, um Rückschlüsse auf den exakten Übertragungsweg zu erlauben. Da sich mindestens ein Patient der Studie durch ein wahrscheinlich lokal kontaminiertes Hypothermiegerät angesteckt hat, warnen die Autoren davor, die Untersuchungen vorzeitig zu beenden, da Temperaturregulierungsgeräte anderer Hersteller und das Wassersystem der Krankenhäuser ebenfalls verunreinigt sein könnten.

Ausbreitungsmechanismen besser verstehen

Insgesamt ist eine Infektion mit M. chimaera sehr selten (Schätzungen zufolge infiziert sich 1 Patient von 5000 in Großbritannien während eines herzchirurgischen Eingriffes), sie kann jedoch potenziell tödlich verlaufen. Seit 2013 wurden über 100 Fälle einer M. chimaera Infektion in der EU, den USA und Australien gemeldet. Viele Länder haben aufgrund dieser Gefährdung spezielle Richtlinien für die Verringerung des Infektionsrisikos herausgegeben.

Die jetzt veröffentlichte Studie liefert entscheidende Hinweise zu Zeitpunkt und Ursache der Kontamination von Hypothermiegeräten und potentiellen Übertragungswegen und trägt dazu bei Ausbreitungsmechanismen besser zu verstehen und effektive Kontrollmaßnahmen zu etablieren.

Originalpublikation:Jakko van Ingen, Thomas A Kohl, Katharina Kranzer, [...], Guido V Bloemberg, Erik C Böttger, Stefan Niemann, Dirk Wagner, Hugo Sax: Global outbreak of severe Mycobacterium chimaera disease after cardiac surgery: a molecular epidemiological study, Lancet Infectious Diseases (2017), in press, http://dx.doi.org/10.1016/

* B. Weller: Forschungszentrum Borstel, Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften (FZB), 23845 Borstel

(ID:44818696)