Molecular characterization of multidrug-resistant ESBL-producing and carbapenem-resistant Klebsiella spp. clinical isolates from urine and wound infections in Togo

In de microscopische wereld van menselijke infecties is een groep bacteriën bekend als Klebsiella al lang een geducht tegenstander. Deze organismen zijn opportunistische indringers, wat betekent dat ze vaak latent aanwezig zijn totdat de afweer van een persoon wordt verzwakt, waarna ze ernstige infecties kunnen veroorzaken in de urinewegen, wonden en longen. Decennialang hebben artsen vertrouwd op antibiotica om hen te verslaan. Bacterië zijn echter onvermoeibare aanpassers. Ze bezitten het unieke vermogen om genetische instructies met elkaar uit te wisselen, waardoor ze snel kunnen leren hoe ze de medicijnen die bedoeld zijn om hen te doden, kunnen negeren. Wanneer een bacterie resistent wordt tegen meerdere klassen antibiotica, verandert het van een behandelbare overlast in een levensbedreigende crisis. Dit is de groeiende wereldwijde crisis van antimicrobiële resistentie, een situatie waarin veelvoorkomende infecties opnieuw dodelijk zouden kunnen worden omdat de medicijnen die ze normaal gesproken genezen, niet meer werken.

In het West-Afrikaanse land Togo zetten wetenschappers onlangs een stap om de huidige staat van dit gevecht in kaart te brengen. Ze richtten zich op klinische monsters genomen van patiënten die leden aan urineweginfecties en wondinfecties in zestien verschillende zorginstellingen. Hun doel was niet alleen om te zien welke bacteriën aanwezig waren, maar om precies te begrijpen hoe zij hadden geleerd om resistent te zijn tegen behandeling. Door het genetische profiel van deze bacteriën te onderzoeken, konden de onderzoekers identificeren welke specifieke moleculaire instrumenten de microben gebruikten om te overleven, wat een duidelijk beeld gaf van het resistentielandschap in het land.

De studie, uitgevoerd tussen oktober 20 much 2024 en juni 2025, analyseerde 161 afzonderlijke monsters van Klebsiella-bacteriën. Het team stelde vast dat bijna alle isolaten, specifiek 99,4%, multidrugresistent waren. Dit betekent dat ze immuun zijn voor ten minste drie verschillende typen antibioticaklassen, waardoor artsen zeer weinig opties overhouden voor behandeling. Slechts één isolaat vertoonde een nog ernstiger niveau van resistentie, bekend als uitgebreid drugresistent (extensively drug-resistant), waarbij de bacteriën bijna elk geteste medicijn overleefden. Opmerkelijk genoeg was geen van de bacteriën volledig onbehandelbaar door elk bekend medicijn, een staat genaamd pan-drug resistentie, wat suggereert dat er nog een smalle marge van effectieve behandeling bestaat.

De onderzoekers identificeerden de specifieke bacteriesoort die verantwoordelijk was voor de infecties. De grote meerderheid, bijna 79%, was een subspecies bekend als Klebsiella pneumoniae. Andere typen, waaronder K. oxytoca en een minder voorkomende subspecies genaamd K. pneumoniae ozaenae, vormden de rest. De infecties werden voornamelijk gevonden in urinemonsters, wat overeenkomt met het feit dat deze bacteriën een belangrijke oorzaak zijn van urineweginfecties. De patiënten varieerden van jonge kinderen tot ouderen, waarbij de oudste groep het meest getroffen werd, waarschijnlijk door hogere blootstelling in ziekenhuisomgevingen en zwakkere immuunsystemen.

Om te begrijpen hoe deze bacteriën resistent waren tegen medicijnen, zochten de wetenschappers naar specifieke resistentiegenen, die fungeren als blauwdrukken voor het bouwen van defensiemechanismen. Ze vonden dat de meest voorkomende verdediging een gen was genaamd blaSHV, aanwezig in meer dan 60% van de bacteriën. Dit gen helpt de bacteriën bij het afbreken van een belangrijke klasse antibiotica genaamd bètalactamen. Andere belangrijke genen werden ook gevonden, waaronder genen die enzymen produceren die zelfs de sterkste antibiotica, zoals carbapenems, kunnen vernietigen. Hoewel de bacteriën in standaard laboratoriumtests geen hoge mate van resistentie tegen carbapenems vertoonden, ontdekten de onderzoekers dat een aanzienlijk aantal van hen de genetische instructies bezat om in de toekomst resistent te worden tegen deze medicijnen. Specifiek werden genen voor New Delhi metallo-bètalactamase (blaNDM) en Klebsiella pneumoniae carbapenemase (blaKPC) gevonden in respectievelijk ongeveer 14% en 8% van de monsters.

Misschien wel de meest verontrustende ontdekking was de link tussen verschillende soorten resistentie. De studie vond dat bacteriën die het blaKPC-gen dragen, wat resistentie tegen carbapenems geeft, zeer waarschijnlijk ook een gen genaamd mcr-1 dragen. Dit tweede gen biedt resistentie tegen colistine, een antibioticum dat vaak als laatste redmiddel wordt gebruikt wanneer alle andere middelen falen. Deze combinatie betekent dat sommige bacteriën in Togo al uitgerust zijn om zowel de sterkste standaard antibiotica als de laatste verdedigingslinie te weerstaan. De onderzoekers merkten ook op dat de bacteriën zeer resistent waren tegen veelvoorkomende middelen zoals trimethoprim-sulfamethoxazol en ceftriaxon, waardoor ze ineffectief zijn voor empirische behandeling.

Ondanks de hoge mate van resistentie identificeerde de studie verschillende antibiotica die nog steeds goed werken tegen deze bacteriën. Medicijnen zoals amikacine, nitrofurantoïne en fosfomycine bleven in de overgrote meerderheid van de gevallen effectief. Nitrofurantoïne liet in het bijzonder uitstekende resultaten zien tegen urineweginfecties, wat een levensvatbare behandeloptie biedt voor patiënten. De onderzoekers ontdekten ook dat de resistentie van de bacteriën tegen colistine niet altijd gekoppeld was aan het mcer-1-gen, wat suggereert dat andere, meer complexe mechanismen een rol speelden, waarschijnlijk betrokken bij veranderingen binnen de eigen cellulaire structuur van de bacteriën in plaats van alleen verworven genen.

De bevindingen benadrukken een kritieke kloof tussen hoe de bacteriën er onder een microscoop uitzien en wat ze genetisch in staat zijn. Veel bacteriën die vatbaar leken voor carbapenems in standaardtests, droegen in werkelijkheid de genen om resistent te worden. Deze "stille" reserve van resistentiegenen vormt een verborgen gevaar, aangezien deze bacteriën hun verdediging gemakkelijk aan andere stammen kunnen doorgeven of kunnen activeren onder de druk van antibioticagebruik. De studie concludeert dat hoewel de situatie alarmerend is, het nog niet hopeloos is. Door precies te begrijpen welke genen circuleren en welke medicijnen nog werken, kunnen gezondheidsfunctionarissen in Togo hun behandelrichtlijnen bijwerken om ineffectieve medicatie te vermijden en de weinige resterende opties te bewaren. Het onderzoek dient als een vitale nulmeting, die oproept tot voortgezette monitoring om ervoor te zorgen dat de bacteriën niet de laatste grens naar totale onbehandelbaarheid overschrijden.