@phdthesis{Schneeberg2016,
  author    = {Alexander Schneeberg},
  title     = {Untersuchung zur Pr{\"a}valenz und DNA-Microarray-basierende Typisierung von Clostridium difficile bei Heim- und Nutztieren},
  journal    = {Studies on prevalence and DNA microarray-based typing of Clostridium difficile isolated from farm and companion animals},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002543-4},
  year      = {2016},
  abstract  = {Clostridium (C.) difficile ist beim Menschen ein bedeutender Erreger von Krankenhaus-assoziierten Durchfallerkrankungen. Die vorliegende Dissertation umfasst die Erhebung und Analyse der ersten epidemiologischen Daten zu C. difficile in deutschen Heim- und Nutztierbest{\"a}nden und die Entwicklung eines neuartigen DNA-Microarrays, der eine einfache Ribotypisierung von C. difficile erm{\"o}glicht. In drei Studien wurden Kotproben von Hunden, Katzen, Ferkeln und K{\"a}lbern kulturell auf C. difficile untersucht. Das Bakterium wurde aus 5 von 135 Katzenkot- (3,7\%), 9 von 165 Hundekot- (5,4\%), 176 von 999 K{\"a}lberkot- (17,6\%) und 147 von 201 Schweinekotproben (73,1\%) isoliert. Neugeborene Ferkel und K{\"a}lber waren in den ersten 2 bzw. 3 Lebenswochen signifikant h{\"a}ufiger kulturpositiv f{\"u}r C. difficile als {\"a}ltere Tiere. Die in den Studien isolierten St{\"a}mme wurden 25 Ribotypen zugeordnet; darunter befanden sich 6 bisher nicht beschriebene Varianten. Bei den Ferkelproben dominierten die einander sehr {\"a}hnlichen Ribotypen 078 (55\% der Isolate) und 126 (20\%). Die Ribotypen 033 (57\% der Isolate) und 078 (17\%) wurden bei K{\"a}lbern am h{\"a}ufigsten vorgefunden. Basierend auf ihren Typisierungsprofilen wurden die Ribotypen in einer UPGMA-Analyse (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic mean) untereinander verglichen. Von den 25 bei den untersuchten Tieren gefundenen Ribotypen formten 11 einen Cluster, zu dem auch die Ribotypen 033, 078 und 126 geh{\"o}rten und in dem sich 90\% aller in den beiden Nutztierstudien isolierten St{\"a}mme wiederfanden. Alle Isolate dieses Clusters waren zudem PCR-positiv f{\"u}r ein bin{\"a}res Toxin und, im Gegensatz zu allen nicht zu dem Cluster geh{\"o}renden Ribotypen, PCR-negativ f{\"u}r den MLVA-Lokus A6Cd. Hierdurch, aber auch durch fr{\"u}here Studien, in denen gezeigt werden konnte, dass die dem Cluster zugeordneten Ribotypen 033, 045, 078 und 126 den gleichen MLST-Typ (ST-11, Multilocus Sequence Typing) und eine charakteristische Deletion (delta 39 bp) im Toxinregulatorgen tcdC aufweisen, wird die These einer genetische Verwandtschaft unterst{\"u}tzt. In allen untersuchten Tierpopulationen wurden Ribotypen gefunden, die mit C.-difficile-Infektionen des Menschen assoziiert werden. Da St{\"a}mme des Ribotyps 078 in deutschen und europ{\"a}ischen Krankenh{\"a}usern zunehmend h{\"a}ufiger als Ursache von Durchfallerkrankungen auftreten, wurden alle ermittelten MLVA-Daten von Ribotyp-078-St{\"a}mmen humanen und tierischen Ursprungs mit entsprechenden Daten anderer Studien aus 5 europ{\"a}ischen L{\"a}ndern verglichen. In einer hierbei durchgef{\"u}hrten Minimum-Spanning-Tree-Analyse mit 294 Datens{\"a}tzen wurde die genetische Abgrenzung von MLVA-Typen unterschiedlicher geographischer Herkunft verdeutlicht und belegt, dass einige aus Tieren und Menschen isolierte C.-difficile-St{\"a}mme sehr {\"a}hnlichen oder sogar identischen MLVA-Typen entsprechen. Die in den Haus- und Nutztierstudien isolierten C. difficile wurden anschlie{\"s}end mit dem neu entwickelten DNA-Microarray ribotypisiert. Das Sondendesign des Microarrays basiert auf der bei C. difficile modular aufgebauten Intergenic Spacer Region (ISR), welche auch Zielstruktur der herk{\"o}mmlichen Ribotypisierungsmethoden ist. Die Sonden wurden von in der GenBank-Datenbank publizierten ISR-Modulsequenzen und theoretisch m{\"o}glichen Modulsequenzkombinationen abgeleitet. Nachdem die Eignung des Arrays in theoretisch und praktisch durchgef{\"u}hrten Experimenten belegt werden konnte, wurde mit 142 repr{\"a}sentativ ausgew{\"a}hlten C.-difficile-St{\"a}mmen eine 48 Ribotypen umfassende Datenbank aus Referenzhybridisierungsmustern erstellt. Diese Referenzmuster wurden anschlie{\"s}end in einer {\"A}hnlichkeitsmatrix-Analyse untereinander verglichen, wobei 27 Referenzmuster eindeutig differenziert werden konnten. Zu den gut unterscheidbaren Ribotypen geh{\"o}rten u.a. die h{\"a}ufig mit humanen C.-difficile-Infektionen assoziierten Ribotypen 001, 014/020, 027 und 078/126. Nicht unterscheidbar hingegen waren die 11 Ribotypen des oben beschriebenen Clusters, wodurch sich die These ihrer molekularen Verwandtschaft weiter erh{\"a}rtet. Die Praxistauglichkeit des DNA-Microarrays wurde abschlie{\"s}end in einer Anwendungsstudie {\"u}berpr{\"u}ft. Hierbei wurden 50 C.-difficile-St{\"a}mme, die im Rahmen eines anderen Projektes aus Kotproben von Haustieren und deren Besitzern isoliert wurden, mit herk{\"o}mmlicher und DNA-Microarray-basierter Ribotypisierung vergleichend untersucht. Ber{\"u}cksichtig man, dass durch den Microarray einige sehr {\"a}hnliche Ribotypen derzeit noch nicht unterschieden werden k{\"o}nnen, wurden alle Isolate dem richtigen Ribotypen bzw. der richtigen Ribotypengruppe zugeordnet. Dar{\"u}ber hinaus wurden 6 f{\"u}r das Microarray unbekannte Ribotypen korrekt als „neu“ und klar voneinander unterscheidbar erkannt. Zusammenfassend tr{\"a}gt das Dissertationsprojekt zum Verst{\"a}ndnis {\"u}ber das Vorkommen von C.-difficile-Genotypen in Heim- und Nutztierbest{\"a}nden bei und pr{\"a}sentiert einen neuartigen DNA-Microarray zur einfachen Ribotypisierung von C. difficile.},
  language  = {de}
}