Institut für Tier und Umwelthygiene, Freie Universität Berlin
Das Institut für Tier- und Umwelthygiene vertritt die Fächer „Tierhaltung und Tierhygiene“ am Fachbereich Veterinärmedizin der Freien Universität Berlin.
Das Institut beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der Entwicklung, Implementierung und Validierung von Überwachungs- und Interventionsstrategien gegen wichtige Zoonose-Erreger (Salmonellen, Yersinien) bei landwirtschaftlichen Nutztieren. Darüber hinaus bilden epidemiologische Untersuchungen der Ausbreitungskinetik von multiresistenten bakteriellen Erregern (MRSA) und von luftgetragenen Mikroorganismen in Nutztierhaltungen sowie die Erforschung von Mechanismen der Entstehung von Desinfektionsmittel-Resistenzen weitere Forschungsschwerpunkte.
Im Rahmen der ersten Förderphase (2011 - 2013) lag das übergeordnete Ziel des Teilprojekts „Langzeit-Monitoring von ESBL in Nutztierhaltungen und deren Umgebung“ in der Untersuchung der Prävalenz von Extended-Spekrum-Beta-Laktamase- (ESBL-) produzierenden und (Fluor-) Chinolon-resistenten Enterobacteriaceae in verschiedenen Nutztierhaltungen (Schwein und Geflügel). Aufbauend auf den daraus resultierenden Ergebnissen liegt der Schwerpunkt des Teilprojektes in der zweiten Förderphase (2014 – 2016) in der Untersuchung der „Verbreitung von ESBL-/AmpC-bildenden Enterobakterien entlang der gesamten Masthähnchenkette: Schwachstellenanalyse und Bestimmung von Interventionspunkten“. Da die Untersuchungen der Jahre 2011 - 2013 zeigten, dass ESBL-/AmpC-bildenden Enterobakterien bereits bei Eintagsküken nachgewiesen werden konnten, ergab sich die Annahme, dass ein Eintrag der resistenten Bakterien bereits in vorgeschalteten Produktionsstufen erfolgen könnte. Im aktuellen Teilprojekt werden daher bereits die Elterntierherden und Brütereien untersucht, um Rückschlüsse auf eine mögliche vertikale Weitergabe und der resistenten Bakterien oder horizontale Eintragsschwachstellen entlang der gesamten Masthähnchenkette bis hin zur Schlachtung und Verarbeitung ziehen zu können. Mit diesem Wissen können dann Interventionsstrategien zur Reduzierung dieser Mikroorganismen in der Masthähnchenproduktion entwickelt werden.
In einem weiteren Unterprojekt werden die im Rahmen der ersten Förderphase von den Projektpartnern IP3 und IP6 generierten Bakteriensammlungen aus den Bereichen Mastschwein und Masthähnchen retrospektiv auf das Vorkommen von Carbapenemase- und mcr-1/-2- produzierender Bakterien hin untersucht.
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Projektbeschreibung (IP3)
Im Rahmen der Untersuchung der Verbreitung von ESBL-/AmpC- bildenden Enterobakterien entlang der Masthähnchenkette wird zunächst der ESBL-/AmpC- Status verschiedener Elterntierherden bestimmt. Von diesen werden sieben positive Herden ausgewählt und die jeweiligen Bruteier ebenso wie die daraus geschlüpften Küken in der Brüterei auf ESBL-/AmpC-bildende Enterobakterien hin untersucht. Diese Küken werden im Verlauf der Mast zu drei verschiedenen Zeitpunkten - Einstallung, Mastmitte, Ausstallung - erneut beprobt. Auf dem Schlachthof erfolgt die abschließende Probenahme durch assoziierte Projektpartner vom Institut für Lebensmittelhygiene der Freien Universität Berlin. Zu allen Zeitpunkten werden zusätzlich Luft- und Umgebungsproben genommen, welche ebenfalls auf das Vorkommen von ESBL-/AmpC-bildenden Enterobakterien untersucht werden.
Die mikrobiologischen Analysen der Proben auf ESBL-/AmpC-bildende Enterobakterien erfolgen mittels MacConkey Agar mit Cefotaxim-Zusatz. Dabei werden die resistenten Keime sowohl qualitativ als auch quantitativ bestimmt. Aus den untersuchten Proben werden mittels MALDI-TOF-Analysen enterobakterielle Spezies identifiziert und unter Verwendung der Disk-Diffusionsmethode (CLSI-M02-A11) werden diese nachfolgend auf ihre Resistenz gegen verschiedene Beta-Laktamantibiotika getestet. Alle ESBL-/AmpC-verdächtigen Isolate werden mittels Real-Time PCR auf das Vorhandensein der Gene blaCTX-M, blaTEM, blaSHV sowie blaAmpC-CIT hin untersucht (Roschanski et. al., 2014). Die Gen-Subtypen werden nachfolgend mittels Sequenzierung bestimmt.
Für die Aufklärung von epidemiologischen Zusammenhängen und die Betrachtung möglicher Übertragungs- bzw. Eintragswege von ESBL-/AmpC-bildenden E. coli werden weitere molekularbiologische Untersuchungen durchgeführt. Weisen Isolate aus verschiedenen Proben und Produktionsstufen derselben Produktionskette die gleiche phylogenetische Gruppe in Kombination mit identischen Resistenzgenen auf, so werden diese mittels Pulsfeldgelektrophorese (PFGE) und/oder Ganzgenomsequenzierung (WGS) weiter charakterisiert um mögliche Zusammenhänge oder Übertragungswege bestätigen oder ausschließen zu können.
Für das Screening auf CPE und/ oder mcr-1/-2 werden die im Rahmen der ersten Förderphase generierten Kulturen sowohl phäno- als auch genotypisch auf das Vorhandensein dieser Gene/ Genprodukte hin untersucht. Positive Isolate werden weiterführenden Analysen unterzogen die über die nähere Charakterisierung der Isolate (phylogenetische Gruppe, MLST-Typ, PFGE) und die Bestimmung der Resistenzeigenschaften/-mechanismen (MHK, verschiedene PCR-Nachweise inklusive der nachgeschalteten Sequenzierung detektierter Gene) bis hin zur Charakterisierung der Resistenzplasmide und/ oder Ganzgenomsequenzierung der Isolate reicht.