Die bisher angewendeten Modelle zur Identifikation von Risikofaktoren sollen auf weitere Daten von Projektpartnern angewendet werden, um das optimale Modell zu identifizieren. Zur Verfeinerung der Risikofaktorenanalyse sollen weitere Eigenschaften der isolierten Bakterien berücksichtigt werden. Es wird eine ätiologische Analyse der Zusammenhänge von Sequenz- und epidemiologischen Daten mit Hilfe von Clusteranalysen durchgeführt. Außerdem soll geprüft werden, ob die Aufnahme geringer Wirkstoffmengen einen Einfluss auf kommensale Darmbakterien hat. An Versuchstieren wird die Antibiotika-Verfügbarkeit aus Pflanzen untersucht; zudem werden im Stall unbehandelte Schweine als "Sentinels" gemeinsam mit behandelten Tieren gehalten. Als Testsubstanzen werden Enrofloxacin und Ceftiofur verwendet.

Im Vorhaben wird die Molekulare Epidemiologie der ß-Lactamasen mit erweitertem Wirkspektrum (ESBL), Amp-C ß-Lactamasen und Carbapenemasen in Enterobacteriaceae von gesunden Lebensmittel-liefernden Nutztieren, ihrer Umgebung und den daraus resultierenden Lebensmitteln weiter untersucht. Die Problematik der in Tieren neu auftretenden Carbapenem Resistenz wird besonders berücksichtigt. Um die Ausbreitung und die Übertragung dieser Keime zu quantifizieren, die diese beeinflussenden Prozessschritte zu identifizieren und das hiervon ausgehende Risiko für die öffentliche Gesundheit zu bewerten, erfolgt die Modellierung der Ausbreitung dieser Erreger entlang der Lebensmittelkette Masthähnchen.

Übergeordnetes Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Untersuchung der Entstehung bzw. Verbreitung von Extended-Spektrum-ß-Laktamase (ESBL) und AmpC-ß-Laktamase-bildenden Enterobakterien entlang der gesamten Masthähnchenkette einschließlich der Beschreibung von Einflussfaktoren auf deren Entstehung und Entwicklung sowie der Identifizierung von Schwachstellen bezüglich der Verbreitung von ESBLs/AmpCs im Gesamtsystem. Hohe Detektionsraten ESBL/AmpC-produzierender Keime bereits in Kloakentupfern von Eintagsbroilerküken lassen einen Eintrag/Entstehung dieser resistenten Erreger zu einem sehr frühen Zeitpunkt in der Kette (Elterntierherden, Brütereien) vermuten. Zur Erfassung und Bewertung dieses vertikalen Transfers von ESBL-/AmpC-Bildnern soll der gesamte Weg der Lebensmittelkette beim Mastgeflügel beginnend bei den (Groß)elterntieren über die nachgeordneten Brütereien, Masttierherden, Schlachthöfe und Verarbeitungsstätten bis hin zum verbrauchsfertigen Lebensmittel qualitativ und quantitativ untersucht werden. Es werden drei Brütereien mit vorgeschalteten (Groß)elterntieren und jeweils drei Masttierherden bis zur Verpackung ihres Fleisches mittels verschiedener Proben (Einzeltiere, Umgebungsproben, Produkte) qualitativ und quantitativ untersucht. Einflussfaktoren auf die gefundenen Prävalenzen werden ermittelt. Der ESBL-Status der so gewonnenen Isolate wird genomisch bestätigt und ausgewählte Isolate werden anschließend von den Verbundpartnern weitergehend charakterisiert.

Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung von Plasmiden, die bei Escherichia coli und Salmonella enterica von erkrankten Tieren vorkommen und ESBL- und/oder PMQR-Gene tragen, hinsichtlich ihrer Bedeutung für antimikrobielle Resistenz, Biozidtoleranz und Virulenz. Dazu werden werden ESBL-, PMQR-, AmpC ß-Laktamase- und Carbapenemase-positive E. coli und S. enterica identifiziert. Anschließend erfolgen Studien zur Struktur von Plasmiden, die über ESBL- und/oder PMQR-Gene verfügen. Außderm erfolgt eine Analyse von ESBL-Genen und ESBL-bildenden E. coli-Isolaten über die Zeit. Hierbei werden insbesondere die auf jährlicher Basis gewonnenen Isolate aus dem Nationalen Resistenzmonitoring GERM-Vet betrachtet. Auch werden Untersuchungen zu Genen durchgeführt, die Biozidtoleranz vermitteln. Weiterhin werden E. coli-Stämme, die unter der Anwendung von niedrigen Wirkstoffkonzentrationen Resistenzen entwickelt haben, molekulargenetisch untersucht. Ausgewählte E. coli-Plasmide werden mittels eines DNA-Microarrays auf die Co-Lokalisation von Virulenzgenen und Resistenzgenen untersucht. Die Daten aus dem Vorhaben verbessern die Diagnostik und dienen der Gefährdungsabschätzung im Rahmen einer umfassenden Risikoanalyse.

Es werden detaillierte vergleichende molekulare Analysen von CTX-M-, AmpC- und Carbapenemase-bildenden Enterobacteriaceae durchgeführt, um zu ermitteln, ob und in welchem Ausmaß resistente Isolate/Resistenzgene zwischen Nutztieren, Lebensmitteln und Menschen ausgetauscht werden. Der Fokus liegt auf Analysen von multiresistenten E. coli Isolaten vom Menschen (Besiedlungsisolate von gesunden Menschen sowie Isolate aus ambulant- und nosokomial-erworbenen Infektionen). Effekte auf die Fitness und Vorgänge von der Fitnesskompensation bei ausgewählten Modellorganismen werden ebenso untersucht. Alle Ergebnisse fließen in eine gemeinsame Risikobewertung Die Einführung von Standardprotokollen zur mikrobiologischen und molekularen Diagnostik zwischen allen RESET-Partnern aus Human- und Veterinärmedizin erlaubt erstmals eine vergleichende qualitative und quantitative Erfassung und Bewertung des Sektor-übergreifenden Ausmaßes der Resistenzproblematik bei E. coli und verwandten Isolaten. Eine Übersicht über die aktuelle Verbreitung von ESBL-, AmpC Carbapenemasen in Enterobacteriiaceae aus dem klinischem und ambulanten Bereich sowie der Normalbevölkerung ermöglicht den Vergleich mit Daten aus der Nutztierhaltung/Lebensmittel sowie mit internationalen Daten und das Ableiten von Resistenztrends.

Ziel dieser Arbeiten ist es, die Anwendung von Ganz-Genom-Sequenzierung für die Beantwortung epidemiologischer und diagnostischer Fragestellungen voranzutreiben. Dies wird insbesondere im Hinblick auf Enterobacteriaceae, die ESBL-, AmpC- oder Carbapenemase-Gene exprimieren, durchgeführt werden.

Trotz der ständig anwachsenden Zahl von Infektionen durch ESBL-positive Bakterien ist nur wenig bekannt zur Virulenz von ESBL-Bakterien. Die Ereignisse der neonatologischen Intensivstation 2012 in Bremen unterstreichen auf tragische Weise dieses Informationsdefizit. Aber auch für andere Hochrisikopatienten existiert weder auf europäischer noch auf internationaler Ebene eine befriedigende Datenbasis. Ziel unserer Studie ist daher die Schätzung der ESBL-Prävalenz, Infektionsinzidenz nach Kolonisation und Risikofaktoren für Infektionen innerhalb relevanter Patientenpopulationen: Es wird ein Routinescreening auf 2 Geburtshilfestationen, 2 Allgemeinstationen und 2 Intensivstationen etabliert, sowie Neugeborene von ESBL-positiven Müttern (vertikale Übertragung). Nach Identifizierung ESBL-positiver Patienten werden diese Patienten während des weiteren Krankenhausaufenthalts beobachtet. Im Falle einer Infektion mit ESBL-positiven Bakterien wird der infizierende Stamm zur weiteren Analyse gesammelt und mit dem Kolonisationsstamm verglichen. Infektionsrisiken werden durch eine Fall-Kontroll-Studie untersucht, die infizierte ESBL-Patienten mit nichtinfizierten ESBL-Patienten vergleicht. Dies beinhaltet einen Fragebogen zu Risikofaktoren sowie die Pathogenitätsanalyse der verschiedenen ESBL-Genotypen.