Mechanisms of colistin resistance in Acinetobacter baumannii isolated from wastewater

Prema Svjetskoj zdravstvenoj organizaciji višestruko rezistentni izolati bakterije Acinetobacter baumannii najveća su prijetnja ljudskom zdravlju. Gubitak dostupnih antibiotika za liječenje infekcija uzrokovanih višestruko rezistentnim A. baumannii oživio je klinički interes za kolistin kao antibiotik posljednje linije obrane. Međutim, slučajevi kolistin-rezistentnih bakterija u bolnicama i otpadnim vodama već su zabilježeni. Otpadne vode pružaju bakterijama dobre uvjete za horizontalni prijenos gena te predstavljaju potencijalan put širenja gena rezistencije i rezistentnih izolata po cijelom ekosustavu. U ovome su radu prikupljeni podaci o mehanizmima rezistencije na kolistin u A. baumannii izoliranih iz otpadnih voda. U izolatima iz otpadnih voda pronađene su mutacije koje su karakteristične za kliničke izolate rezistentne na kolistin, a to su mutacije u pmrCAB operonu i u genima lpxA, lpxC i lpxD koje redom uzrokuju modifikaciju lipopolisaharida, odnosno potpuni gubitak lipopolisaharida vanjske membrane. Nadalje, u vodenom okolišu, premda ne u izolatima A. baumannii iz otpadnih voda, uočena je sveprisutnost plazmidnih mcr gena odgovornih za kolistinsku rezistenciju. Pretpostavlja se da rezistencija na kolistin nije glavna uloga tih gena, već oni služe za obranu bakterija od bakteriofaga i kationskih antimikrobnih peptida kralježnjaka i beskralježnjaka. Također, pronađeni su sojevi koji su vjerojatno postali kolistinrezistentni zbog razvoja unakrsne rezistencije pod utjecajem drugih pozitivno nabijenih onečišćivača iz okoliša.World Health Organization declared multidrug-resistant Acinetobacter baumannii as one of the greatest threats to human health. Continuous loss of effective antibiotics for therapies of multidrug-resistant A. baumannii has revived clinical interest in colistin as a last-line antibiotic. However, cases of colistinresistant bacteria have already been reported in hospitals and wastewaters. Wastewaters represent hotspots for horizontal gene transfer and a potential pathway for spreading resistant genes and isolates throughout the ecosystem. This thesis collected data on the mechanisms of A. baumannii colistin resistance isolated from wastewaters. Characteristic mutations found in colistin-resistant clinical isolates, include either modification or complete loss of lipopolysaccharides due to mutations in the pmrCAB operon and lpxA, lpxC and lpxD, respectively, were found in isolates from wastewaters. Furthermore, owning to a large presence of plasmid mcr genes observed in the aquatic environment, although not in A. baumannii isolates from wastewater, it’s believed that the main role of these genes isn’t resistance to colistin as it was previously assumed, hence they play a role in the bacterial defense system against bacteriophages and cationic antimicrobial peptides of vertebrates and invertebrates. Also, the development of cross-resistance to colistin, probably under the influence of other positively charged pollutants, was observed