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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002766-5

Prävalenz von MRSA und ESBL-bildenden E. coli bei landwirtschaftlichen Mitarbeitern und Nutztieren in Mecklenburg-Vorpommern

  • Multiresistente Erreger (MRE) gelten als Auslöser schwer behandelbarer nosokomialer Infektionen. Der Großteil der MRE kann neben dem Menschen auch landwirtschaftliche Nutztiere kolonisieren oder seltener infizieren. Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung des Vorkommens von Methicillin-resistenten S. aureus (MRSA) und Extended-spectrum β-Laktamase (ESBL) bildenden E. coli bei landwirtschaftlichen Mitarbeitern und Nutztieren in Mecklenburg-Vorpommern im Jahr 2012. In die Untersuchungen konnten 17 Schweine-, 11 Rinder- und 6 Geflügelbetriebe und 78 dort Beschäftigte einbezogen werden. Zur Untersuchung auf MRSA wurden bei den Mitarbeitern kombinierte Nasen-Rachen-Abstriche entnommen, in den Tierställen erfolgten Staubproben sowie beim Geflügel zusätzlich Choanenabstriche. Der Mikrobouillon-Verdünnungstest diente der Ermittlung des Antibiotikaresistenzphänotyps. Es erfolgten eine spa-Typisierung, Multilocus-Sequenztypisierung (MLST) sowie Polymerasekettenreaktion (PCR) auf das Vorkommen des Genes luk-PV. Insgesamt waren 20 Mitarbeiter aus schweinehaltenden Betrieben mit MRSA kolonisiert. In 6 von 17 Schweinebetrieben wurden MRSA-positive Staubsammelproben nachgewiesen. Alle MRSA-Isolate ließen sich dem klonalen Komplex (CC) 398 zuordnen, dem typischen livestock-associated (LA-) MRSA. Das für den Virulenzfaktor Panton-Valentin-Leukozidin codierende Gen luk-PV wurde nicht detektiert. Die spa-Typen t034 (9/26), t011 (7/26) und t2370 (7/26) dominierten. Alle Isolate wiesen Resistenzen gegen Oxacillin und Oxytetrazyklin auf, der häufigste Resistenzphänotyp zeigte zusätzlich eine Resistenz gegen Erythromycin und Clindamycin (16/26). Resistenzen gegen Fluorchinolone (5/26) und Gentamicin (3/26) traten deutlich seltener in Erscheinung. Ein zooanthroponotischer Transfer liegt aufgrund des ausschließlichen Nachweises des CC398 nahe; zudem wiesen drei humane Isolate die identischen spa-Typen und Resistenzmuster wie die jeweiligen korrespondierenden Isolate aus den Stallstaubproben auf. Eine Korrelation zwischen der Arbeit in der Schweinehaltung und der MRSA-Positivität der Mitarbeiter wurde nachgewiesen (p < 0,001). Zur Isolation der ESBL-bildenden E. coli von den Mitarbeitern erfolgten Leistenabstriche. In den Tierbeständen wurden Kotsammel- bzw. Sockenproben, in den Geflügelställen zusätzlich Kloakenabstriche entnommen. Zur weiterführenden Untersuchung der Isolate erfolgten eine MLST zur Charakterisierung der Housekeeping-Gene und eine Multiplex-PCR zur Detektion der β-Laktamasen CTX-M, TEM, SHV und OXA. Für ausgewählte Isolate fand eine Subtypisierung mittels Sanger-Sequenzierung statt. Insgesamt 5 der 73 Mitarbeiter wiesen ESBL-bildende E. coli auf, drei dieser Personen waren in Rinder-, zwei in Schweinebetrieben beschäftigt. Alle fünf Isolate codierten CTX-M-Gene, zwei Isolate wiesen ebenfalls TEM, ein Isolat zusätzlich OXA auf. Insgesamt wiesen 14 Schweine-, 6 Rinder- und 3 Geflügelbetriebe ESBL-bildende E. coli auf. Zudem konnten in 9 der 60 Kloakentupfer aus zwei unterschiedlichen Betrieben ESBL-Bildner detektiert werden. CTX-M war die am häufigsten in Rinder- und Schweinebetrieben nachgewiesene β-Laktamase, in den Geflügelbetrieben dominierte SHV. Ein Isolat eines Probanden und das korrespondierende Isolat aus der Kotsammelprobe des Rinderbetriebes wiesen beide den MLST ST3891 und eine CTX-M-1/-61 β-Laktamase auf. Das deutet auf einen potentiellen zoonotischen Transfer hin. Zudem wurden in drei Isolaten von Mitarbeitern und den zugehörigen tierischen Kotproben die gleichen ESBL-Allele gefunden, wodurch ein horizontaler Gentransfer möglich erscheint. Die Ergebnisse zeigen die weite Verbreitung von LA-MRSA in Schweinebetrieben (35%) in Mecklenburg-Vorpommern und die damit einhergehende Gefährdung der Mitarbeiter auf. ESBL-bildende E. coli waren in mehr als Zweidrittel der untersuchten Betriebe nachweisbar, zudem weisen die Ergebnisse erstmals auf eine potentielle zoonotische Übertragung von Rindern auf den Menschen hin. Die hohen Detektionsraten von MRSA und ESBL-bildenden E. coli bei landwirtschaftlichen Nutztieren als auch die potentielle Übertragung auf Mitarbeiter unterstreichen die Notwendigkeit einer regelmäßigen Surveillance.
  • Multiresistant bacteria are known as human pathogens causing nosocomial infections, but they are also harmful in veterinary medicine. Livestock are often asymptomatic carriers and therefore an important reservoir. This study was meant to present data on the occurrence of methicillin-resistant S. aureus (MRSA) and extended-spectrum β-lactamases (ESBL) producing E. coli in farm workers and livestock in Mecklenburg Western-Pomerania in 2012. In total, 17 pig farms, 11 cattle farms, 6 poultry farms and 78 farm workers were included. For human MRSA sampling combined nasopharyngeal swabs were taken. To find out the animal colonization rate, pooled dust samples were collected. Additionally, at each poultry farm oropharyngeal swabs of randomly chosen animals were taken. Antimicrobial susceptibility testing was performed using the broth microdilution assay. Furthermore, spa-typing, multilocus sequence typing (MLST) and polymerase chain reaction (PCR) identifying the gene luk-PV was performed. In total, 20 of 78 pig farm workers tested positive for MRSA. Six of 34 pooled dust samples were MRSA-positive. All MRSA isolates belonged to the clonal complex (CC) 398 and were therefore livestock-associated MRSA (LA-MRSA). None of the isolates contained the gene luk-PV which encodes the toxin Panton-Valentine-leukocidin. The spa-types t034 (9/26), t011 (7/26) and t2370 (7/26) predominated. All isolates were resistant to oxacillin and tetracycline, the most common resistance phenotype additionally included erythromycin and clindamycin (16/26). Resistance to fluoroqinolones (5/26) and gentamicin (3/26) was rather rare. As all isolates were CC398, a zooanthroponotic transfer seemed to be very likely. Furthermore, three MRSA-isolates from humans showed the same spa-types and resistance patterns to those found in the corresponding dust samples. A correlation between employment at pig farms and MRSA-positivity of the farm workers could be shown (p < 0,001). Inguinal swabs from farm workers were screened for ESBL-producing E. coli. For evaluation of the livestock colonization rate, pooled fecal samples were taken in pig and cattle farms and in poultry farms boot swabs and cloacal swabs were collected. MLST was performed to characterize the housekeeping genes. For detection of the β-lactamases genes blaCTX-M, blaTEM, blaSHV and blaOXA a multiplex PCR was used. For the human isolates and the corresponding livestock isolates Sanger sequencing of the PCR products was performed to enable further subtyping of the ESBL genes. Five of 73 included farm workers carried ESBL-producing E. coli. Three of these farm workers worked at cattle farms and two worked at pig farms. All human ESBL-positive isolates harbored CTX-M. In addition, two isolates were positive for the TEM group and one isolate for OXA β-lactamases. In total, 14 pig farms, 6 cattle farms and 3 broiler farms tested positive for ESBL-producing Escherichia spp. Nine of 60 cloacal swabs, collected from two different broiler farms, harbored ESBL-producers. CTX-M was the most frequently found ESBL at pig and cattle farms. In poultry farms SHV predominated. One human isolate shared the identical MLST sequence type 3891 and CTX-M-1/-61 to an isolate found in the corresponding cattle fecal sample, indicating a zoonotic transfer. Furthermore, three human isolates showed similar ESBL alleles to the corresponding livestock samples, which may indicate a horizontal gene transfer. The study shows the high prevalence of LA-MRSA in pig farms (35 %) in MP as well as the zoonotic risk for pig farm workers. ESBL-producing E. coli were found in over two thirds of the livestock farms, including pig, cattle and broiler farms. Furthermore, for the first time the results indicate a potential zoonotic transfer from cattle to a farm worker. The high frequencies of MRSA and ESBL-producing E. coli found in livestock and the potential zoonotic transfer to farm workers emphasize the necessity of regular surveillance measurements.

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Metadaten
Author: Carmen Dahms
URN:urn:nbn:de:gbv:9-002766-5
Title Additional (English):Prevalence of MRSA and ESBL-producing E. coli in farm workers and livestock in Mecklenburg-Western Pomerania
Advisor:Prof. Dr. Axel Kramer
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2017/05/03
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2017/04/03
Release Date:2017/05/03
GND Keyword:Extended-Spectrum Beta-Lactamase, MRSA, Multidrug-Resistenz, Nutztiere, Zoonose
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Hygiene und Umweltmedizin
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit