Utrecht University (logo) (logo)
Universitair Medisch Centrum Utrecht (logo)

Coming up

You are here: Home > Education > PhD > PhD thesis > 2017 > Verstappen

Koen Verstappen

Thursday 11 May 2017

Methicillin-resistant staphylococci in animals: epidemiology and interventions

Promotor: prof.dr. J.A. (Jaap) Wagenaar
Supervisor: dr. B. (Birgitta) Duim & dr. A.C. (Ad) Fluit
Date: 11 May 2017
Time: 10.30 h

Summary
Stafylokokken vormen een groep bacteriën die voorkomen bij zowel mens als dier met Staphylococcus aureus en Staphylococcus pseudintermedius als belangrijkste soorten bij deze gastheren.
S. aureus komt vaak voor bij mensen en dieren zonder ziekte te veroorzaken. Wanneer deze bacterie wel ziekte veroorzaakt zijn dat vaak infecties van de huid en de weke delen. Er komt bij S. aureus resistentie tegen antibiotica voor, wat een probleem kan zijn bij behandeling van infecties. Sommige van deze antibiotica resistentie genen liggen op een Staphylococcal Chromosome Cassette mec (SCCmec) dat in het DNA van S. aureus ligt. Het mecA-gen dat in deze cassette ligt maakt de stafylokok ongevoelig voor behandeling met meticilline en andere soortgelijke antibiotica. Als een S. aureus het mecA-gen bij zich draagt dan spreken we van een meticilline-resistente S. aureus (MRSA).
Er zijn verschillende varianten van MRSA, waarvan de vee-gerelateerde MRSA (LA-MRSA) voorkomt bij varkens en vleeskalveren. Mensen die werken met deze dieren, zoals veehouders en dierenartsen, hebben door dit intensieve contact een verhoogd risico om LA-MRSA van deze dieren over te nemen. Hierdoor worden zij niet direct ziek, maar bij een verminderde afweer kan deze bacterie kans zien om een infectie te veroorzaken die – doordat deze resistent is tegen bepaalde antibiotica – lastig te behandelen is. Ziekenhuizen in Nederland voeren een strikt isolatiebeleid rondom patiënten die MRSA bij zich dragen. De verzorging en behandeling van deze MRSA-positieve patiënten brengt daarom ook zeer veel kosten met zich mee. Hoewel de huidige variant van LA-MRSA niet vaak van mens-tot-mens wordt overgedragen wordt dit in Denemarken de laatste tijd vaker gezien.
S. pseudintermedius is een bacterie die vooral voorkomt bij honden en katten, en sporadisch bij mensen. Deze bacterie kan eveneens aanwezig zijn zonder ziekte te veroorzaken; infecties vinden meestal plaats in het middenoor, de huid en operatiewonden. Ook S. pseudintermedius kan SCCmec bij zich dragen; we spreken dan van een meticilline-resistente S. pseudintermedius (MRSP). Omdat deze bacterie relatief weinig voorkomt bij mensen, en veel lijkt op S. aureus is er de kans dat deze in de humane diagnostische laboratoria niet worden herkend.

Doel van het onderzoek

Het doel van dit proefschrift was i) methoden te onderzoeken om LA-MRSA in varkens te verlagen om daarmee de blootstelling van mensen te verminderen door het bestuderen van de epidemiologie van LA-MRSA en de kolonisatie in de neus van varkens; ii) om de epidemiologie van MRSP en haar zoönotisch potentieel te onderzoeken.

Resultaten

Vermindering van LA-MRSA in varkens
Er zijn in dit proefschrift drie benaderingen bestudeerd om LA-MRSA in varkens te verminderen. Eerst door het onderzoeken van de effectiviteit van bacteriofagen. Bacteriofagen zijn virussen die alleen schadelijk zijn voor bacteriën, maar niet voor mens en dier. Een combinatie van twee bacteriofagen is in de varkensneus toegediend, waarna de hoeveelheid LA-MRSA werd gemeten. Er bleek geen afname te zijn na toediening van de fagen ten opzichte van niet-behandelde dieren. Eén van de bacteriofagen bleek sterk minder werkzaam dan vooraf werd gedacht. Daarnaast is het mogelijk dat het neusslijm van het varken de werking van de bacteriofagen heeft geremd. Dit sluit niet uit dat andere bacteriofagen wel effectief kunnen zijn.
Als tweede methode voor het verminderen van de hoeveelheid LA-MRSA in varkens is in dit proefschrift de vatbaarheid voor kolonisatie van verschillende genetische varkenslijnen bepaald. Hierbij werd in één van de onderzochte varkenslijnen minder S. aureus-positieve dieren aangetoond dan in andere varkenslijnen.
Als derde methode is gekeken naar de invloed van andere bacteriën op de kolonisatie van S. aureus. Er zijn drie stafylokokken-soorten gevonden – S. hyicus, S. cohnii en S. saprophyticus – die slechts weinig tegelijkertijd met S. aureus voorkomen. Het is dus mogelijk dat deze bacteriën er voor zorgen dat S. aureus minder goed kan koloniseren. Daarnaast werden in een microbioom studie, waarbij verschillende groepen bacteriën in kaart werden gebracht, negen bacteriesoorten geassocieerd met de aan- en afwezigheid van S. aureus. Eenendertig bacteriesoorten waren geassocieerd met de aan- en afwezigheid van MRSA. Hiervan was Moraxella de belangrijkste bacteriesoort die geassocieerd was met de afwezigheid van LA-MRSA.
Epidemiologie van LA-MRSA in Sri Lanka
In Sri Lanka komt MRSA slechts weinig voor bij varkens. In slechts 6 van de 493 onderzochte varkens werd MRSA aangetoond. Een waarschijnlijke oorzaak van dit lage aantal positieve dieren is de kleinschaligheid van de bedrijven en de manier van huisvesten. De hokken waarin de varkens worden gehouden zijn open en doordat het geen afgesloten ruimte is kan stof zich niet ophopen. Stof speelt een belangrijke rol in de overdracht van MRSA.
De S. aureus typen die in westerse landen vaak worden aangetroffen bij productiedieren werden in Sri Lanka niet aangetoond. De MRSA-isolaten die bij mensen in Sri Lanka werden gevonden waren van andere typen dan de MRSA-isolaten van varkens. Dit geeft aan dat MRSA bij varkens niet de oorzaak is van de MRSA-problematiek in de gemeenschap en ziekenhuizen in Sri Lanka, zoals vooraf werd gedacht.

Epidemiologie van MRSP
De verspreiding van MRSP bij honden bleek klonaal te zijn, en er werd aangetoond dat er een verschuiving plaatsvindt in de typen van MRSP die bij honden in Nederland voorkomen naar typen die meer gevoelig zijn voor antibiotica. Waar de MRSP’s die een aantal jaar geleden werden gevonden nog resistent waren tegen veel antibiotica, zijn de typen die meer recent worden gevonden meer gevoelig voor antibiotica.
Bij honden in Sri Lanka werden MRSP-isolaten gevonden die resistent zijn tegen veel antibiotica. Een aantal van deze isolaten had ook een SCCmec cassette die nog niet eerder is beschreven. Dit toont aan dat er nog steeds veranderingen plaatsvinden in de SCCmec cassette van deze bacterie, en dat nieuwe vormen zich blijven ontwikkelen.
Daarnaast is er ook een nieuwe PCR ontwikkeld die S. pseudintermedius kan identificeren. Diagnostische testen die tot nu toe werden gebruikt waren hier onvoldoende toe in staat. Door het vergelijken van genoomsequenties (de DNA-volgorde in de bacterie) van honderden stafylokokken kon een voor S. pseudintermedius-specifieke sequentie worden geïdentificeerd, en gebruikt worden voor de ontwikkeling van deze nieuwe test.

Conclusies

Het is noodzakelijk om meticilline-resistente stafylokokken in dieren te verminderen met als doel het aantal infecties bij mensen te verminderen en te voorkomen dat een aan de mens aangepaste variant ontstaat. Dit proefschrift beschrijft een aantal mogelijkheden voor de vermindering van LA-MRSA in varkens.
Er is aangetoond dat varkens met een bepaalde genetische achtergrond minder vaak S. aureus bij zich dragen dan andere varkens. Theoretisch zou het via het fokprogramma mogelijk zijn S. aureus, inclusief LA-MRSA, in varkens te verminderen. De aanwezigheid van andere bacteriën in de neus van het varken hebben ook een invloed op de aanwezigheid van LA-MRSA. Bijvoorbeeld het gebruik van probiotica in pasgeboren biggen zou mogelijk de kolonisatie van LA-MRSA in deze dieren kunnen voorkomen. Bacteriofagen waren niet in staat LA-MRSA in varkens te verminderen, maar dit betekent niet dat andere typen bacteriofagen dit wel zouden kunnen.
Er lijkt een verschuiving gaande van de genotypen van MRSP die in Nederland voorkomen naar typen die gevoeliger zijn voor antibiotica. De MRSP’s die in Sri Lanka werden gevonden zijn echter zeer resistent. Monitoring en internationale studies zijn nodig om te zien of de verschuiving naar een gevoeliger type een tijdelijke lokale verandering in Nederland is, of dat dit een trend is die ook in andere delen van de wereld wordt gezien.

Back