Vergleichende molekularepidemiologische Studie porciner und humaner MRSA in Deutschland unter besonderer Berücksichtigung der Antibiotikaresistenzen

Abstract

Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (MRSA) ist als ein wichtiges Pathogen in der Humanmedizin und als Erreger nosokomialer Infektionen bekannt. Seit wenigen Jahren liegt auch in der Veterinärmedizin der Fokus auf der Untersuchung und Verbreitung von MRSA in der Tierhaltung. So tritt MRSA der klonalen Linie ST398 dominant bei Schweinen auf. Das Ziel der vorliegenden Studie bestand darin, die Antibiotikaresistenzen von primär HAMRSA und LA-MRSA miteinander zu vergleichen. Es galt zu eruieren, inwiefern sich die beiden Gruppen in ihrer Antibiotikaresistenz unterscheiden und eine Gefährdung der Wirksamkeit der in der Humanmedizin genutzten Reserveantibiotika angenommen werden muss. Auf Basis der Genotypisierung sollte ferner aufgezeigt werden, ob eine Ausbreitung von LA-MRSA ausgehend vom Schwein und den mit diesen arbeitenden Personen in das Krankenhaus hinein stattgefunden hat und wenn ja, in welchem Umfang.Es wurden Nasentupferproben von Schweinen, beruflich exponierten Personen und Umgebungsproben auf 27 landwirtschaftlichen Betrieben in vier Bundesländern gesammelt. Um einen Vergleich der unterschiedlichen Reservoire zu ermöglichen, wurden MRSA-Isolate von Krankenhauspatienten des Heidelberger Universitätsklinikums mit in die Studie einbezogen. Die Tupfer- und Staubproben wurden auf Columbia 5% Schafblutagar und auf Chromoagar II (Fa. BD) ausgebracht. Sie wurden für 24h bei 36° C inkubiert. Das Wachstum von S. aureus wurde mit Staph.Plus-Test (Fa. BIO-RAD) und MALDI-TOF MS (Fa. Bruker Daltonik) bestätigt. Die Resistenzuntersuchung wurde mit VITEK 2 (Fa. bioMerieux) und Agardiffusionstest durchgeführt. Die anschliessende Genotypisierung ausgewählter Isolate erfolgte mit dem MicroArray-System (Fa. Alere Germany).Die wesentlichen Ergebnisse der Studie stellen sich wie folgt dar: Es konnte in 85% der untersuchten Betriebe das Auftreten von MRSA nachgewiesen werden. Insgesamt waren 50% der Tierproben, 57% der Umgebungsproben und 60% der beprobten Personen mit Schweinekontakt MRSA-positiv. Die Genotypisierung der ausgewählten Isolate aus dem Schweinesektor ergab stets den LA-MRSA CC 398. Es fand somit kein Eintrag von CA-MRSA oder HA-MRSA in die Stallungen statt. Dem entgegengesetzt wurde in vier Fällen LA-MRSA CC 398 aus Proben von Krankenhauspatienten isoliert. In der Gruppe der Krankenhauspatienten dominierte die MRSA-Subgruppe der HA-MRSA. Im Hinblick auf die Antibiotikaresistenzen und auch die für diese codierenden Resistenzgene wurden z.T. sehr deutliche Unterschiede in den porcinen und humanen MRSA-Isolaten festgestellt. Die porcinen Isolate waren durch 100% Tetrazyklinresistenz, 50% Trimethoprimresistenz und 20% Aminoglycosidresistenz gekennzeichnet. Die humanen Patienten-Isolate hingegen wiesen mit 81% eine stark ausgeprägte Fluorchinolonresistenz auf. Beide Gruppierungen zeigten mit über 70% Verbreitung deutliche Makrolid/Lincosamidresistenzen. Allerdings wiesen die humanen Isolate eine insgesamt breitere Wirkstoffresistenz auf. In beiden MRSA-Reservoiren konnten bis auf eine einzelne Mupirocinresistenz bei einem Krankenhauspatienten keine Resistenzen hinsichtlich der als Reserveantibiotika klassifizierten Wirkstoffe nachgewiesen werden.Das humane und das porcine MRSA-Reservoir unterscheiden sich somit deutlich voneinander. Dies trifft sowohl auf die vorliegenden Antibiotikaresistenzen und den mit diesen in Verbindung stehenden Resistenzgenausstattung zu, als auch auf die jeweils nachgewiesenen stark unterschiedlichen klonalen Linien. Obwohl auch ein Eintrag von LAMRSA aus dem Schweinereservoir in das Krankenhaus nachgewiesen werden konnte, zeigt die Resistenzlage der HA-MRSA keine Einflussnahme durch die LA-MRSA. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) is known as a cause of nosocomial infections and as an important pathogen in human medicine. The focus in veterinary medicine has been on the investigation and dissemination of MRSA in livestock breeding for a few years. MRSA of the clonal lineage ST398 dominantly occurs in pigs.The aim of this study was to compare the antibiotic resistance of HA-MRSA and LA-MRSA with each other. It was investigated to what extent the two groups differ in their antibiotic resistance and wether a threat to the effectiveness of the antibiotics of last resort must be assumed. Furthermore, on the basis of genotyping, it was to be pointed out if a spread of LAMRSA from pigs and persons working with these took place towards the hospital and if so to what extent.Nasal swabs from pigs, occupationally exposed persons and from the environment of 27 farms in four federal states of Germany were collected. MRSA-isolates from hospitalised patients at the Heidelberg University Hospital were included in the study in order to enable a comparison of the different reservoirs. The swab and dust samples were inoculated on Clumbia 5% sheep blood agar plate (BD) and on Chromoagar II (BD). They were incubated for 24h at 35°C. The growth of MRSA was confirmed by Staph.Plus test (BIO-RAD) and MALDI-TOF MS (Bruker Daltonik). The susceptibility-testing was performed by VITEK 2 (bioMerieux) and agar diffusion test. The genotyping of selected isolates was performed using the MicroArray system (Alere Germany). The main results are as follows:In 85% of the tested farms the appearance of MRSA was detected. Overall, 50% of the animal samples, 57% of the environmental samples and 60% of the sampled individuals with pig contact were positive for MRSA. Genotyping of selected isolates from the pig sector showed the LA-MRSA ST398 in all cases. Thus, there was no record of CA-MRSA or HA MRSA in the samples. Contrarily to this, LA-MRSA ST398 from samples of hospitalised patients was isolated in four cases. In the group of the hospitalised patients the MRSA subgroup of the HA-MRSA dominated. In view of the antibiotic resistance and the genes coding resistance partially very significant differences in the porcine and human MRSA isolates have been found. The porcine isolates were characterised by 100% tetracycline resistance, 50% trimethoprim resistance and 20% aminoglycoside resistance. The human patient isolates, however, exhibited 81% fluoroquinolone resistance. Both groups showed significant macrolide/lincosamide resistances with over 70% distribution. Nevertheless, the human isolates possessed a wider overall drug resistance. In both MRSA reservoirs, except for a single mupirocin resistance of a hospitalised patient, no resistance with regard to the antibiotics of last resort were detected.The human and porcine MRSA reservoir differ significantly from each other. This applies to both, the antibiotic resistances and the related resistance genes as well as to the detected clonal lines. Even though LA-MRSA from the porcine reservoir was detected in the hospital, the resistance status of HA-MRSA appears not to be influenced by LA-MRSA.