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Vergleichende epidemiologische und molekularbiologische Untersuchung von Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) aus Nutztierhaltungen und deren Umgebung (2019)

Art

Hochschulschrift

Autor

Krüger, Karolin (WE 10)

Quelle

Berlin: Mensch und Buch Verlag Berlin, 2019 — VIII, 138 Seiten

ISBN: 978-3-86387-976-1

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/24969

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Abstract / Zusammenfassung

Die vorliegende Arbeit beinhaltet die weiterführende Untersuchung von ausgewählten Proben, die im Zuge eines Teilprojektes zwischen der Freien Universität Berlin und der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover zur Erfüllung eines Entscheidungshilfebedarfs des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz von 2009 – 2011 isoliert wurden. Ziel des Teilprojektes war es, das Vorkommen von Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) in der Stallluft und Abluft von Tierhaltungen verschiedener Tierarten zu untersuchen. Um ein entsprechendes Übertragungsrisiko luftgetragener MRSA aus Nutztierställen auf andere Tierbestände oder Anwohner in der Umgebung einschätzen zu können, wurden Feldstudien in konventionellen Schweine- und Geflügelbetrieben durchgeführt. Mittels molekularbiologischer Analyseverfahren sollte im Rahmen dieser Dissertation dann der aerogene Austrag von MRSA aus dem Tierstall in die direkte Stallumgebung eindeutig belegt sowie eine differenzierte Beurteilung bezüglich der Tenazität und Pathogenität emittierter und deponierter MRSA getroffen werden. Zusätzlich hierzu erfolgte eine vergleichende Evaluierung generierter Daten aus MALDI-TOF-MS und Makrorestriktionsanalysen, um diese beiden Typisierungsmethoden hinsichtlich ihrer diagnostischen Diversität bzw. Gleichwertigkeit beurteilen zu können. Die wesentlichen Ergebnisse dieser Arbeit lassen sich wie folgt zusammenfassen: Insgesamt wurden 238 ausgewählte MRSA-Isolate, die aus vier Schweinemast- und zwei Schweinezuchtbeständen sowie aus zwei Masthähnchen- und vier Putenmastbeständen stammten, weiterführend charakterisiert. Die spa-Typisierung zeigte, dass im Innen- sowie Außenbereich der jeweiligen Schweinebestände die spa-Typen t011, t108 und t1451 dominierten, wohingegen in den Putenmastbeständen t011, t5452 und t034 bzw. in den Masthähnchenbeständen t1430 am häufigsten innen und außen nachgewiesen wurden. Während die Mehrzahl der Isolate (87%) dem klonalen Komplex CC398 zugeordnet wurde, gehörten alle übrigen sogenannten Non-CC398 MRSA-Stämme (13%) den Sequenztypen ST9 bzw. ST5 an. Das Vorkommen von identischen spa-Typen im Innen- und Außenbereich der Nutztierhaltungen untermauert die bereits früher in diesem Projekt getroffene Annahme, dass eine luftgetragene Verbreitung von MRSA in die Umwelt stattgefunden haben könnte. Für die klonale Verwandtschaftsanalyse mittels Cfr9I-Makrorestriktionsanalyse und anschließender Pulsfeldgelelektrophorese wurden insgesamt 124 MRSA-Isolate, davon 60 aus Schweine-, 34 aus Masthähnchen- sowie 30 aus Putenmastbeständen ausgewählt. Die Analyse zeigte, dass in allen untersuchten Beständen identische MRSA-Klone sowohl im Innen- als auch im Außenbereich vorkamen und sogar in Luftproben aus dem Tierstall bzw. der Stallumgebung bis zu einer Entfernung von 50 m bzw.150 m auf der windabgewandten Seite nachgewiesen wurden. Da die Luftprobenahmen stets zeitsimultan erfolgten, kann hier von einer nachgewiesenen aerogenen Emission von MRSA aus dem Tierstall in die direkte Stallumgebung ausgegangen werden. Für die Gegenüberstellung von emittierten und deponierter MRSA unter wechselnden Umweltbedingungen, wurden in den Schweinebeständen zusätzlich Isolate aus der Winter und Sommerprobenahme miteinander verglichen. So gelang beispielsweise der Nachweis von identischen MRSA-Klonen in identischen Entfernung im Winter sowie im darauffolgenden Sommer. Die Erkenntnis, dass der Erreger über mehrere Monate in der Umwelt überdauert haben muss, bekräftigt die Annahme aus der Vorgängerstudie bezüglich einer erheblichen Umwelttenazität. Die Genexpressionsanalyse von ausgewählten Isolaten (n=38) mittels eines S. aureus spezifischen DNA-Microarrays wies letztlich auf eine nur schwache Ausstattung der MRSA-Stämme mit virulenzassoziierten Genen hin. Im Detail wurde bei allen untersuchten MRSA-Stämmen das Methicillin-Resistenzgen mecA sowie das Penicillin-Resistenz vermittelnde ß-Lactamse-Gen blaZ nachgewiesen. Darüberhinaus traten auch weitere Antibiotikaresistenzgene regelmäßig auf. Das Panton-Valentine Leukozidin-Gen sowie das Toxic-Shock-Syndrom-Toxin-Gen konnte bei keinem der untersuchten MRSA-positiven Stämme detektiert werden. Darüber hinaus ließen sich bei allen Isolaten, Biofilm-assoziierte Gene nachweisen. 31,6 % zeigten sogar eine mögliche Fähigkeit zur Bildung von sogenannten Staphylokokken-Enterotoxinen (SE). Jedoch bedeutet die Detektion entsprechender Gene mittels Microarray-Technologie nicht unweigerlich, dass diese auch zur Expression gelangen müssen und folglich ein krankmachendes Potential für Mensch und Tier besitzen. Abschließend erfolgte die Gegenüberstellung der Daten aus MALDI-TOF-MS und Makrorestriktionsanalyse, wobei der direkte Vergleich der generierten Clusteranalysen zu keinem einheitlichen Ergebnis führte. Während sie zur Spezies- und Subspeziesidentifikation ausgezeichnet geeignet ist, kann die MALDI-TOF-MS-Analyse nach aktuellem Entwicklungsstand nicht zur MRSA-Feintypisierung für epidemiologische Fragestellungen empfohlen werden. Weiterführende Untersuchungen erscheinen diesbezüglich jedoch erforderlich und sinnvoll.