Microbial profile and biofilm formation of Pseudomonas aeruginosa from clinical samples at a tertiary care hospital in Nepal

In ziekenhuizen, waar de meest kwetsbare patiënten voor zorg komen, speelt zich vaak een stille strijd af tussen medische teams en microscopische indringers. Onder deze indringers is een bacterie genaamd Pseudomonas aeruginosa een frequente en vormige tegenstander. Het is een taai, aanpasbaar organisme dat van nature in de bodem en het water voorkomt, maar in een ziekenhuisomgeving kan het zich nestelen bij patiënten wiens immuunsysteem verzwakt is of wiens lichaam is doorbroken door chirurgie, slangen of brandwonden. Deze bacterie is niet alleen gevaarlijk omdat hij infecties veroorzaakt, maar ook omdat hij heeft geleerd om zich te verstoppen en weerstand te bieden aan de medicijnen die artsen gebruiken om hem te doden. Een van zijn meest effectieve overlevingstricks is het vermogen om een beschermend schild om zichzelf heen te bouwen, een slijmerige laag die bekend staat als een biofilm. Dit schild werkt als een fort, waardoor het veel moeilijker is voor antibiotica om door te dringen en hun werk te doen. Wanneer de bacteriën daarnaast het vermogen ontwikkelen om speciale enzymen te produceren die medicijnen afbreken, krimpt de behandelingsopties snel, waardoor artsen minder manieren overhouden om hun patiënten te redden.

Onderzoekers aan het B. P. Koirala Institute of Health Sciences in Dharan, Nepal, zetten zich in om te begrijpen hoe sterk deze dreiging precies is geworden in hun lokale ziekenhuis. Gedurende een jaar onderzochten zij duizenden monsters genomen van patiënten, waarbij zij specifiek zochten naar deze bacterie. Ze wilden weten hoe vaak deze voorkwam, waar deze werd gevonden en, het allerbelangrijkste, hoe goed deze kon resistent zijn tegen moderne antibiotica. Ze testten ook of de bacteriën die beschermende biofilms bouwden en of ze de specifieke enzymen produceerden die krachtige medicijnen neutraliseren. Het doel was om het huidige landschap van deze infectie in kaart te brengen om betere behandeling te begeleiden en de verspreiding te voorkomen.

De studie begon met het verwerken van een groot aantal klinische monsters, waaronder vloeistoffen uit de longen, urine, pus uit wonden en swabs van chirurgische locaties. Van de bijna 36.000 geteste monsters kwamen er ongeveer 3.600 positief uit op bacteriële groei. Hi van waren de onderzoekers 178 gevallen van Pseudomonas aeruginosa tegengekomen. Dit betekende dat de bacterie aanwezig was in ongeveer 5 procent van alle positieve culturen. De bacteriën kwamen vaker voor bij patiënten die al in het ziekenhuis verbleven dan bij mensen die als poliklinische patiënt langskomen. De monsters die de meeste bacteriën opleverden, waren pus uit abcessen en swabs van wonden, gevolgd door urine en sputum. De patiënten die deze bacteriën droegen, varieerden sterk in leeftijd, maar de meerderheid waren volwassenen tussen de 14 en 60 jaar.

Zodra de bacteriën waren geïdentificeerd, testte het team hoe ze reageerden op een verscheidenheid aan antibiotica. Ze stelden de bacteriën bloot aan verschillende medicijnen en keken of de medicijnen hun groei konden stoppen. De resultaten gaven een gemengd beeld. De bacteriën zijn nog steeds vrij gevoelig voor een groep krachtige medicijnen genaamd carbapenems, waarbij ongeveer drie kwart van de monsters goed reageerde op imipenem en meropenem. Ze waren ook redelijk gevoelig voor andere medicijnen zoals ciprofloxacine en tobramycine. Echter, de bacteriën vertoonden veel sterkere resistentie tegen andere veelvoorkomende behandelingen. Meer dan de helft van de monsters reageerde niet op piperacilline-tazobactam, en de resistentie was ook hoog voor ceftazidim en cefepime. Dit patroon suggereert dat hoewel sommige sterke wapens nog werken, veel standaard antibiotica hun effectiviteit verliezen tegen dit specifieke kiem in deze regio.

De onderzoekers keken dieper om te zien of de bacteriën specifieke chemische instrumenten gebruikten om terug te vechten. Ze testten op drie soorten enzymen die bacteriën produceren om antibiotica te vernietigen. Ongeveer een kwart van de bacteriën bleek enzymen te produceren die een brede klasse van medicijnen, genaamd extended-spectrum cephalosporines, afbreken. Bijna 30 procent van de monsters produceerde enzymen die in staat zijn om carbapenems te vernietigen, de laatste verdedigingslinie voor veel ernstige infecties. Binnen die groep produceerde ongeveer 18 procent een specifiek type enzym genaamd een metallo-bètalactamase, die bijzonder effectief is in het neutraliseren van de sterkst beschikbare medicijnen. Deze bevindingen wijzen erop dat een aanzienlijk deel van de bacteriën in het ziekenhuis is uitgerust met geavanceerde chemische verdedigingen die veel behandelingen nutteloos maken.

Misschien wel de meest opvallende bevinding van de studie was de prevalentie van biofilms. De onderzoekers gebruikten twee verschillende methoden om te controleren of de bacteriën deze beschermende lagen bouwden. Ze ontdekten dat meer dan 80 procent van de bacterie monsters in staat was om biofilms te vormen. Wanneer ze de bacteriën die deze schilden bouwden vergeleken met degenen die dat niet deden, kwam er een duidelijk patroon naar voren. De bacteriën die biofilms vormden, waren aanzienlijk eerder resistent tegen verschillende belangrijke antibiotica, waaronder gentamicine, amikacine, ciprofloxacine en meropenem. Dit suggereert dat het bouwen van een biofilm nauw samenhangt met het vermogen van de bacteriën om de behandeling met medicijnen te overleven. De bacteriën die deze gemeenschappen vormden, waren moeilijker te doden, ongeacht het specifieke antibioticum dat werd gebruikt.

De studie concludeert dat Pseudomonas aeruginosa in dit ziekenhuis een groeiende uitdaging is. De combinatie van hoge mate van drugresistentie en de wijdverspreide capaciteit om beschermende biofilms te vormen, maakt het behandelen van infecties steeds moeilijker. De onderzoekers merken op dat hoewel hun bevindingen specifiek zijn voor één ziekenhuis, ze wijzen op een kritieke behoefte aan beter beheer van het gebruik van antibiotica en striktere maatregelen voor infectiecontrole. Door te begrijpen welke medicijnen nog werken en door de rol van biofilms in resistentie te herkennen, kunnen medische teams meer geïnformeerde keuzes maken. De auteurs benadrukken dat continue monitoring essentieel is om deze veranderingen bij te houden en ervoor te zorgen dat patiënten de meest effectieve zorg mogelijk ontvangen. Zonder dergelijke waakzaamheid kan het venster voor een succesvolle behandeling verder sluiten naarmate deze veerkrachtige bacteriën zich blijven aanpassen.