Isolation of Penicillin resistant Staphylococcus aureus (PRSA) from sewage water and testing for Antibiotic susceptibility with protein synthesis inhibitor antimicrobials

In de verborgen wereld van het microscopische leven zijn bacteriën voortdurend aan het aanpassen, waarbij ze leren te overleven met precies de chemicaliën die mensen gebruiken om hen te stoppen. Een van de meest hardnekkige en aanpasbare van deze microben is Staphylococcus aureus, een veelvoorkomende bacterie die alles kan veroorzaken, van milde huidinfecties tot levensbedreigende ziekten. Decennialang hebben artsen vertrouwd op een klasse medicijnen genaamd penicilline om deze infecties te bestrijden, maar de bacteriën hebben teruggevochten door een enzym te produceren dat het medicijn vernietigt, waardoor het nutteloos wordt. Deze resistentie heeft wetenschappers gedwongen om verder te kijken dan de muren van het ziekenhuis, op zoek naar waar deze taaie bacteriën leven en hoe ze bewegen tussen de omgeving en mensen. Rioolsystemen, die afvalwater van huishoudens, ziekenhuizen en industrieën vervoeren, fungeren als een enorme mengkom waar verschillende stammen van bacteriën elkaar ontmoeten, overlevingstrucs uitwisselen en evolueren. Het begrijpen van wat er in dit afvalwater leeft, is cruciaal omdat het onthult hoe resistentie zich verspreidt en helpt identificeren welke medicijnen nog steeds zouden kunnen werken wanneer de oude falen.

Onderzoekers aan de Mohan Babu University besloten dit verborgen reservoir te onderzoeken door een monster van rioolwater te nemen en te zoeken naar deze resistente bacteriën. Ze waren niet op zoek naar de meest beroemde resistente stam, bekend als MRSA, maar naar een iets andere versie: Staphylococcus aureus die resistent was geworden tegen penicilline, maar nog niet was getest tegen een specifieke groep andere medicijnen. Het team isoleerde de bacteriën uit het vuile water en bevestigde hun identiteit met behulp van standaard laboratoriumtechnieken, waaronder een test die controleert hoe de bacteriën reageren op waterstofperoxide en een microscopische inspectie van hun vorm en kleur na kleuring. Ze vonden ronde, druifachtige clusters van bacteriën die inderdaad Staphylococcus aureus waren, en ze vonden ook een andere, staafvormige bacterie genaamd Bacillus subtilis.

Zodra ze hun zuivere culturen hadden, voerden de wetenschappers een eenvoudige maar veelzeggende test uit om te zien welke antibiotica de groei van de bacteriën nog steeds konden stoppen. Ze plaatsten kleine papierschijfjes gedrenkt in verschillende medicijnen op petrischalen bedekt met de bacteriën en keken of er een heldere cirkel rond het schijfje ontstond, wat aangaf dat het medicijn de bacteriën in de nabijheid had gedood. Zoals verwacht hadden de penicillineschijfjes helemaal geen effect; de bacteriën groeiden tot aan de rand van het schijfje, wat bevestigde dat deze stam volledig resistent is tegen penicilline. De onderzoekers testten de bacteriën vervolgens tegen een andere familie van medicijnen die bekend staan als eiwitsyntheseremmers. Dit zijn medicijnen die stoppen met het bouwen van de eiwitten die bacteriën nodig hebben om te overleven, waarbij ze op een ander deel van de cel werken dan penicilline doet. De specifieke medicijnen die werden getest waren streptomycin, amikacine, tetracycline en chloramphenicol.

De resultaten toonden een duidelijk patroon van overleving en kwetsbaarheid. Terwijl de bacteriën immuun waren voor penicilline, bleven ze gevoelig voor de eiwitsyntheseremmers, hoewel de sterkte van die gevoeligheid varieerde. Bij blootstelling aan streptomycin vertoonden de bacteriën een remzone van 1,2 centimeter, wat bevestigde dat ze gevoelig waren. Chloramphenicol creëerde een heldere zone van 0,9 centimeter, en amikacine toonde een zone van 0,7 centimeter. Tetracycline produceerde een zone van 0,25 centimeter; echter, de studie bevestigt expliciet dat deze PRSA-isolaten gevoelig blijven voor eiwitsyntheseremmerende antibiotica, inclusief tetracycline, ondanks de kleinere zonegrootte. In contrast hiermee was de staafvormige Bacillus subtilis, gevonden in hetzelfde monster, gevoelig voor tetracycline. De studie bevestigde dat de PRSA-isolaten gevoelig bleven voor eiwitsyntheseremmerende antibiotica, inclusief streptomycin, amikacine, chloramphenicol en tetracycline.

Dit werk benadrukt dat rioolwater een potentieel reservoir is voor penicillineresistente Staphylococcus aureus, een stam die in de omgeving circuleert en een risico vormt voor de volksgezondheid. De bevindingen suggereren dat hoewel deze bacteriën de verdediging tegen penicilline beheersen, ze nog geen hetzelfde niveau van resistentie hebben ontwikkeld tegen de geteste eiwitsyntheseremmers. Dit is significant omdat het wijst op potentiële alternatieve behandelingen voor infecties veroorzaakt door deze omgevingsstammen. De onderzoekers benadrukken dat hoewel de resultaten veelbelovend zijn, ze beperkt zijn tot de specifieke geteste antibiotica en het kleine aantal monsters. Ze merken op dat een volledig begrip van hoe deze bacteriën resistent worden, meer studie vereist, inclusief genetische analyse om te zien welke genen precies verantwoordelijk zijn voor de resistentie. Voor nu dient de studie als een herinnering dat de omgeving een actieve speler is in de evolutie van superbugs, en dat het monitoren van rioolwater een vitale vroege waarschuwingssystem voor de verspreiding van antibioticaresistentie biedt.