Clostridioides difficile: Co-existierender Antibiotika-resistenter Enterococcus erhöht die Virulenz

Warum ist eine Infektion mit Clostridioides difficile bei manchen Betroffenen schwieriger zu behandeln als bei anderen? In einer neuen Studie haben US-Wissenschaftler herausgefunden, dass antibiotikaresistenter Enterococcus mit C. difficile zusammenarbeitet und die Stoffwechselbedingungen im Darm so umgestaltet, dass C. difficile gedeihen kann.

„Wenn wir über bakterielle Infektionen sprechen, denken wir oft nur an den Erreger selbst, aber die ‚Zuschauer‘ im Darm können einen enormen Einfluss auf den Infektionsverlauf haben“, erklärt Seniorautor Dr. Joseph P. Zackular vom Children’s Hospital of Philadelphia (USA). „Diese Studie zeigt, dass das Zusammentreffen zweier pathogener Organismen – Enterococcus und C. difficile – mehr als ein Zufall ist; sie ziehen tatsächlich jeweils Vorteile aus dem anderen. Das Verständnis dieser Beziehung sowie anderer Faktoren, die zu den klinischen Ergebnissen einer C.-difficile-Infektion beitragen, ist essenziell für die Bekämpfung dieses drängenden Problems im öffentlichen Gesundheitswesen.“

In der Vergangenheit hatten Studien bereits gezeigt, dass mit C. difficile infizierte Erwachsene im Darm auch hohe Konzentrationen von Enterococcus aufweisen und dass Vancomycin-resistente Enterococcus (VRE) häufig Patienten mit C. difficile co-infizieren. Die Wirkung von Enterococcus auf die Anfälligkeit für eine C.-difficile-Infektion und die klinischen Ergebnisse wurde jedoch bisher nicht nachgewiesen.

Um den Zusammenhang zwischen Enterococcus und C. difficile im Verlauf einer Infektion weiter zu definieren, analysierten die Forschenden Stuhlproben von 54 Kindern, die mit C. difficile infiziert waren. In Übereinstimmung mit Studien an Erwachsenen stellten die Wissenschaftler fest, dass der Stuhl dieser Patienten einen hohen Gehalt an Enterokokken sowie eine positive Korrelation zwischen Enterococcus– und C.-difficile-Last aufwies.

Nach der Bestätigung, dass Enterococcus im Darm von Kindern mit einer C.-difficile-Infektion sehr häufig vorkommen und dass dies positiv mit der C.-difficile-Belastung korreliert, validierten die

Forschenden dann den Mechanismus, über den diese beiden Krankheitserreger zusammenarbeiten. Unter Verwendung von experimentellen In-vitro- und In-vivo-Modellen fanden sie heraus, dass Enterococcus die C. difficile-Virulenz erhöht, indem er die Produktion von Toxinen steigern.

Dann beobachtete die Arbeitsgruppe unter Verwendung von Daten, die von der Transkriptomik bis zur Metabolomik reichen, dass Enterococcus die Darmumgebung verändert: Er gestaltet faktisch das Haus, das der C. difficile-Erreger betritt, so um, dass es förderlicher für das Gedeihen des Krankheitserregers ist, wie es die Wissenschaftler formulieren. Sie fanden heraus, dass Enterococcus die Aminosäure Arginin zur Energiegewinnung nutzt, und dass der Erreger dabei Ornithin, eine weitere Aminosäure, exportiert. Weitere Analysen zeigten, dass Enterococcus die Arginin- und Ornithinspiegel im Darm während einer C.-difficile-Infektion moduliert, und dass der Argininmangel eine zentrale Rolle bei der C.-difficile-Virulenz spielt.

Schließlich untersuchten die Forschenden, ob ihre Ergebnisse im Labor mit Ergebnissen bei menschlichen Patienten korrelierten. Bei der Analyse des Mikrobioms von Kindern mit einer C.-difficile-Infektion und Chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen stellte die Arbeitsgruppe fest, dass diese Kinder einen hohen Spiegel von fermentierbaren Aminosäuren, einschließlich Ornithin, aufwiesen. Die Wissenschaftler beobachteten auch eine positive Korrelation zwischen C.-difficile-Last und Ornithin, was die Schlüsselrolle dieser Aminosäure bei C.-difficile-Infektionen unterstützt.

„Insgesamt deuten diese Daten darauf hin, dass Enterococcus und C. difficile während einer C.-difficile-Infektion in einem Stoffwechsel-Crosstalk miteinander interagieren, um eine verstärkte Besiedelung, Pathogenese und Persistenz im Darm zu unterstützen“, fasst Zackular zusammen. „Zukünftige Studien sollte den Metabolismus von Enterococcus – und die daraus resultierende Aminosäurelandschaft im Darm – als eine Möglichkeit untersuchen, um die Pathogenese von C. difficile zu verändern.“