Genomic Characterisation of Poultry-Derived Enterococci in the Czech Republic: Insight into Virulence and Antimicrobial Resistance

In de verborgen wereld van de darmen leven minuscule bacteriën genaamd enterokokken zij aan zij met mensen en dieren. Dit zijn meestal geen gevaarlijke indringers; het zijn veelvoorkomende bewoners van het spijsverteringsstelsel, te vinden in bodem, water en voedsel. Ze hebben echter een beruchte reputatie in de geneeskunde omdat ze uitzonderlijk goed zijn in het leren overleven van aanvallen door antibiotica. Wanneer deze bacteriën het vermogen verwerven om drugs te weerstaan, worden ze moeilijk te behandelen, wat een risico vormt voor zowel de gezondheid van dieren als mensen. Wetenschappers weten al lang dat boerderijen plekken zijn waar deze bacteriën gedijen, maar het volledige beeld van wat deze specifieke stammen bij zich dragen — hun genetische blauwdrukken voor overleving en hun vermogen om ziekte te veroorzaken — is in veel regio's onduidelijk gebleven. Het begrijpen van precies welke genen deze bacteriën bezitten, is cruciaal, omdat het onthult hoe ze resistentie kunnen verspreiden van de boerderij naar de bredere omgeving.

Een team onderzoekers in de Tsjechische Republiek heeft onlangs een nauwkeurige blik geworpen op deze bacteriën om te zien wat ze bij zich droegen. Ze verzamelden monsters van kippen op twaalf verschillende boerderijen, waarbij ze swabs namen van dagoude kuikens, oudere vogels en zelfs de stallen zelf. In totaal verzamelden ze 47 verschillende monsters van enterokokken. In plaats van alleen te kijken naar hoe de bacteriën reageerden op antibiotica in een reageerbuis, decodeerden de wetenschappers de volledige genetische instructiehandleiding van elk monster. Dit proces, bekend als whole-genome sequencing, stelde hen in staat om elk enkel gen dat de bacteriën bezaten te zien, inclusief de specifieke instructies voor het weerstaan van drugs en de hulpmiddelen die ze gebruiken om aan weefsels te plakken of beschermende lagen te vormen.

De studie onthulde een diverse gemeenschap van bacteriën. De meeste monsters behoorden tot een soort genaamd Enterococcus faecalis, maar het team vond ook Enterococcus faecium, Enterococcus gallinarum en Enterococcus cecorum. Toen ze de genetische stambomen van deze bacteriën in kaart brachten, vonden ze 19 verschillende typen, bekend als sequentietypen. Drie van deze typen waren nog nooit eerder gezien en werden toegevoegd aan de wereldwijde database van bacteriële genetica. Deze ontdekking suggereert dat de bacteriële populaties in de Tsjechische pluimvee voortdurend evolueren en meer gevarieerd zijn dan voorheen gedacht. De onderzoekers ontdekten ook dat sommige van deze nieuwe typen unieke combinaties van genen droegen, wat erop wijst dat deze boerderijen broedplaatsen kunnen zijn voor nieuwe genetische lijnen.

De meest significante bevinding betrof het vermogen van de bacteriën om medicijnen te weerstaan. De onderzoekers vonden dat de bacteriën een breed scala aan genen droegen die hen beschermen tegen veelvoorkomende antibiotica, inclussief die gebruikt worden voor de behandeling van infecties bij zowel dieren als mensen. De meest voorkomende resistenties waren tegen tetracyclines, macroliden en lincosamiden. In veel gevallen droeg een enkele bacterie instructies voor het weerstaan van meerdere verschillende klassen drugs tegelijkertijd. Dit staat bekend als multidrug-resistentie. De studie toonde aan dat de E. faecalis-isolaten het zwaarst beladen waren met deze resistentiegenen, waarbij sommige tot wel negen verschillende soorten instructies voor resistentie bevatten. Dit bevestigt dat pluimvee als een reservoir kan fungeren, waarin deze gevaarlijke genetische eigenschappen worden vastgehouden.

Naast resistentie keken het team ook naar genen die bacteriën gevaarlijk maken, bekend als virulentiefactoren. Dit zijn de instrumenten die bacteriën gebruiken om aan een gastheer te plakken, beschermende gemeenschappen genaamd biofilms te vormen, of het immuunsysteem te ontwijken. De E. faecalis-bacteriën bleken een groot aantal van deze virulentiegenen te dragen. Veel van hen hadden de instructies om biofilms te bouwen, wat slijmerige lagen zijn die bacteriën helpen te overleven op oppervlakken en schoonmaken te weerstaan. Ze droegen ook genen die hen in staat stellen om elkaar waar te nemen en hun gedrag te coördineren, een systeem dat hen helpt infecties te vestigen. De meest virulente stammen droegen tussen de 24 en 35 verschillende virulentiegenen, wat suggereert dat ze goed uitgerust zijn om ziekte te veroorzaken als ze van de boerderij naar een kwetsbare gastheer bewegen.

Eén specifieke bevinding bood een geruststellende noot. De onderzoekers zochten naar genen die resistentie bieden tegen vancomycine, een krachtig antibioticum dat vaak wordt gebruikt als laatste redmiddel voor ernstige infecties. Ze vonden geen bewijs voor de hoge mate van resistentiegenen die vancomycine nutteloos maken. De enige resistentie tegen vancomycine die ze vonden, was in de E. gallinarum-monsters, die een natuurlijke, laagwaardige resistentie dragen die ingebouwd is in hun soort en niet gemakkelijk naar andere bacteriën kan worden verspreid. Dit komt overeen met bredere trends in Europa, waar het verbod op een specifiek groeibevorderend antibioticum decennia geleden de aanwezigheid van zeer resistente bacteriën in pluimvee succesvol heeft verminderd.

De studie concludeert dat hoewel de kippen in de Tsjechische Republiek momenteel niet de gevaarlijkste, hoogwaardig resistente stammen dragen, ze nog steeds een belangrijke bron zijn van bacteriën met het potentieel om problemen te veroorzaken. De gevonden bacteriën zijn divers, dragen veel resistentiegenen en bezitten de instrumenten om infecties te veroorzaken. De aanwezigheid van nieuwe genetische typen en het hoge aantal resistentiegenen suggereren dat deze boerderijen actieve omgevingen zijn waar bacteriën voortdurend aanpassen. De onderzoekers benadrukken dat dit de noodzaak onderstreept voor voortdurende monitoring en het zorgvuldige gebruik van antibiotica op boerderijen om te voorkomen dat deze bacteriën een groter probleem vormen voor de volksgezondheid.