Untersuchungen zur Dynamik des Vorkommens und zur Persistenz Cephalosporin- oder Fluorchinolon-resistenter Escherichia coli-Stämme in der Mastschweineproduktion

Abstract

Ziel dieser Studie war die Bestimmung der Prävalenz Cephalosporin- bzw. Fluorchinolon-resistenter Gammaproteobakterien auf vier thüringischen Betrieben über einen längeren Zeitraum. Dabei wurden Informationen zu den beprobten Tiergruppen und zu antibiotischen Therapien gesammelt sowie als Indikatororganismen dienende Cephalosporin- bzw. Fluorchinolon-resistente E. coli-Stämme isoliert und charakteri­siert. Aus den gewonnenen Daten sollte die mögliche Persistenz einzelner Stämme nachgewiesen und damit der Erhalt der Cephalosporin- bzw. Fluorchinolon-Resistenzdeterminanten analysiert werden. Trotz der 2018 verabschiedeten Reglemen­tierung des veterinärmedizinischen Einsatzes von Fluorchinolonen sowie Cephalospo­rinen der dritten und vierten Generation wurden in allen Betrieben Gamma­proteo­bakterien mit Resistenzen gegenüber diesen Antibiotikaklassen detektiert. Allerdings schwankte ihr Anteil an der Gesamt­population zwischen den Betrieben, den verschiedenen Altersstufen der beprobten Schweine und zwischen den Mastdurchgängen eines Betriebs. Durch die intensive, longitudinale Beprobung ließ sich die Dynamik der Resistenzprävalenzen innerhalb eines Mastdurchgangs und über mehrere Mastdurchgänge für jeden Betrieb darstellen. Dabei nahm die Resistenzprävalenz meist mit zunehmendem Alter der Tiere ab. Diese Reduktion und die restliche Dynamik ließ sich allerdings nur teilweise mit den durchgeführten Antibiotikatherapien erklären. Aus den Sammelkotproben aller Betriebe und Altersstufen wurden Cephalosporin- bzw. Fluorchinolon-resistente E. coli-Stämme isoliert, die alle multiresistent waren sowie häufig Resistenzen gegenüber Wirkstoffen aufwiesen, die die Europäische Arzneimittel-Agentur in Kategorie D einordnet, da sie als therapeutische Antibiotika der ersten Wahl angewandt werden sollten. Die auf der multiple-locus variable-number tandem-repeat Analyse beruhenden Profile der Stämme erlaubten es, ähnliche Stämme an verschiedenen Beprobungszeit­punkten auf den Betrieben, aber auch Stamm-cluster über die Betriebe hinweg zu identifizieren. Anhand der Vollgenom­sequenzen von etwa der Hälfte der Stämme konnten Sequenztypen identifiziert werden, die auf den einzelnen Betrieben persistent auftraten und auch über mehrere Monate große genetische Übereinstimmung zeigten – inklusive der Cephalosporin- bzw. Fluorchinolon-Resistenzdeterminanten sowie ihrer Sequenz­umgebung. Viele persistente Stämme gehörten zum klonalen Komplex 10, aber auch andere persistente Stämme wurden als Sequenztypen identifiziert, die aus der Literatur als Risikoklone für eine weltweite Verbreitung mit pathogenem Potenzial bekannt sind. Die genetische Grundlage der Persistenz in Betrieben mit geschlossener Haltungsform ist wahrscheinlich im akzessorischen Genom zu finden, konnte jedoch mit den vorhandenen Daten noch nicht genauer bestimmt werden. Es zeigte sich aber, dass Eigenschaften wie die Betriebszugehörigkeit, die Phylogruppe oder die Anzahl an Resistenzen gegenüber verschiedenen AB-Klassen in dieser Studie keinen maßgeblichen Einfluss auf das Vermögen zur Persistenz hatten. Auch die Persistenz der Cephalosporin- und Fluorchinolon-Resistenzdeterminanten selbst konnte dargestellt und unter anderem in Zusammenhang mit Ko-Selektion und Kreuz-Resistenz, aber auch mit der konservierten Lokalisation auf Plasmiden bzw. erfolgreichen Stamm-Plasmid-Kombinationen gebracht werden. Die vorliegende Studie zeigte damit, dass der Einsatz eines Antibiotikums nicht der einzige Einflussfaktor auf die entsprechende Resistenzprävalenz bzw. die Ausbreitung und Erhaltung von Resistenzdeterminanten in landwirtschaftlichen Betrieben ist. Daher wird die alleinige Beschränkung des Einsatzes bestimmter Antibiotika in der Veterinärmedizin nicht ausreichen, um die Prävalenz der entsprechenden Resistenzen nachhaltig zu senken. Eine Analyse der Mechanismen, die der Persistenz von resistenten Stämmen und Resistenz­determinanten zugrunde liegen, und die Aufklärung ihrer Komplexität ist nötig, um diese Mechanismen bei zukünftigen Maßnahmen zur Bekämpfung steigender Resistenzprävalenzen berücksichtigen zu können.