Habilitationsschrift
Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

 

Corinna Kehrenberg

 

Untersuchungen zur Florfenicolresistenz bei grampositiven und gramnegativen bakteriellen Infektionserregern

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-h2391

title (engl.)

 Studies of florfenicol resistance in grampositive and gramnegative bacterial pathogens

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Habilitation, 2007

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/h_kehrenberg07.pdf

abstract (deutsch)

 In der vorliegenden Studie wurden die genetischen Grundlagen der Florfenicolresistenz bei grampositiven und gramnegativen Bakterien erarbeitet. Da bislang nur sehr wenige Daten zur Florfenicolresistenz bekannt waren, wurden die Arbeitsschwerpunkte in drei Bereiche eingeteilt:

 

·        In dem ersten Arbeitsbereich wurden bovine und porcine Erreger von Atemwegsinfektionen, die als Zielorganismen für den Wirkstoff definiert sind, auf ihre Empfindlichkeitslage gegenüber Florfenicol im Rahmen eines Monitoringprogramms untersucht. Dabei zeigte sich, dass seit der Zulassung des Wirkstoffes die MHK50- und MHK90-Werte bei Isolaten aus Deutschland nahezu stabil geblieben sind und keine Resistenzentwicklung zu beobachten war. Alle getesteten Bakterien der Spezies Pasteurella multocida, Mannheimia haemolytica, Actinobacillus pleuropneumoniae und Streptococcus suis konnten als empfindlich gegenüber dem Wirkstoff eingestuft werden. Lediglich bei Bordetella bronchiseptica wurde ein geringer Anteil (0,8 %) resistenter Isolate ermittelt. Da in anderen europäischen Ländern erste florfenicolresistente Pasteurella multocida-Isolate auftraten, wurde die genetische Grundlage dieser Resistenzeigenschaft untersucht. Sie basierte bei diesen Isolaten auf der Präsenz des Exportergens floR, welches auf unterschiedlichen Plasmiden vom Typ pCCK381 und pCCK13698 nachgewiesen wurde. Während auf dem Plasmidtyp pCCK381 keine weiteren Resistenzgene lokalisiert waren, wurden auf dem zweiten Plasmidtyp sul2- und catA3-Gene identifiziert, so dass eine Verbreitung der Florfenicolresistenz auch im Zuge von Co-Selektion möglich ist. Plasmide vom Typ pCCK381 waren später auch bei florfenicolresistenten Pasteurella multocida-Isolaten aus Deutschland nachzuweisen. Auch bei Bordetella bronchiseptica vermittelten floR-Gene den untersuchten Resistenzphänotyp, allerdings lagen sie chromosomal lokalisiert vor. Bei Bordetella scheint außerdem ein noch nicht näher charakterisiertes Multidrug-Effluxsystem an dieser Resistenzeigenschaft beteiligt zu sein. Zudem wurde ein neues Chloramphenicol-Resistenzgen, cmlB1, bei Bordetella bronchiseptica identifiziert.

 

·        Da bis zum Jahr 2003 keine florfenicolresistenten Zielorganismen aufgetreten waren, befasste sich der zweite Arbeitsbereich mit Untersuchungen bei Escherichia coli-Isolaten, die als gramnegative Indikatorkeime ausgewählt wurden. Auch bei diesen Studien wurden floR-Effluxgene nachgewiesen, die auf 110 - 125 kb großen, konjugativen Multiresistenzplasmiden unterschiedlicher Struktur lokalisiert waren. So können floR-Gene auch unter der Anwendung anderer Substanzen wie Sulfonamiden, Trimethoprim, Ampicillin oder Streptomycin co-selektiert werden. Das Vorkommen des Gens floR in unterschiedlichen Lokalisationen und bei verschiedenen bakteriellen Spezies konnte durch die Identifizierung des Gens als Bestandteil eines neuartigen, funktionell aktiven Transposons, TnfloR, erklärt werden.

 

·        In dem dritten Arbeitsbereich wurden Studien zur Florfenicolresistenz bei Staphylococcus spp. durchgeführt. Für grampositive Bakterien lagen zu Beginn der Studien keine Informationen zur genetischen Basis der Florfenicolresistenz vor. Insgesamt wurden 302 Staphylokokken von Menschen und Tieren auf ihre Florfenicolempfindlichkeit überprüft und resistente Isolate von Diagnostiklaboren in Deutschland gesammelt. Von diesen Isolaten zeigten 12 einen MHK-Wert für Florfenicol von ³ 16 µg/ml, wobei die Resistenzeigenschaft bei neun der Isolate plasmidlokalisiert vorlag. Unterschiedliche Plasmidtypen wurden identifiziert und näher charakterisiert. Dabei gelang der Nachweis der beiden ersten und bislang einzigen Florfenicol-Resistenzgene, fexA und cfr, bei grampositiven Bakterien.

Das Gen fexA kodiert ein Effluxprotein aus der Major-Facilitator-Superfamily, welches sich mittels attenuierter Translation durch Chloramphenicol und Florfenicol induzierbar exprimieren ließ. Das abgeleitete Protein zeigte kaum Homologien zu bislang bekannten Effluxproteinen und stellt einen neuen Typ eines Chloramphenicol- / Florfenicol-Exporterproteins dar. Es konnte nachgewiesen werden, dass das fexA-Gen Bestandteil eines neuen Transposons aus der Tn554-Familie ist und die funktionelle Aktivität dieses Transposons konnte experimentell aufgezeigt werden.

Das Gen cfr kommt auf einem Multiresistenzplasmid, pSCFS1, vor. Auf diesem Plasmid wurden das bekannte Spectinomycin-Resistenzgen spc sowie weitere neue Gene lsa(B) und erm(33) identifiziert, die eine „low-levelClindamycinresistenz bzw. Resistenz gegenüber Makroliden, Lincosamiden und Streptogramin B-Antibiotika vermitteln. Das Gen cfr kodiert eine Methylase, die eine zusätzliche Methylierung an der Position A2503 der 23S rRNA vornimmt. In weiteren Untersuchungen zeigte sich, dass durch die Cfr-Methylase Multiresistenz gegenüber fünf human- und tiermedizinisch wichtigen Klassen antimikrobieller Wirkstoffe sowohl bei Staphylokokken als auch bei Escherichia coli-Empfängerstämmen vermittelt wird. Dieser Resistenzphänotyp wurde mit PhLOPSA bezeichnet und schließt reduzierte Empfindlichkeit gegenüber Phenicolen, Lincosamiden, Oxazolidinonen, Pleuromutilinen und Streptogramin A-Antibiotika ein. Damit gelang auch erstmalig der Nachweis von transferabler Resistenz gegenüber Pleuromutilinen und Oxazolidinonen. Die Verteilung der neuen Resistenzgene cfr und fexA wurde bei den untersuchten Staphylokokken ermittelt und ihre Lokalisation im Chromosom oder auf Plasmiden identifiziert. Bei diesen Untersuchungen gelang der Nachweis einer neuen Insertionssequenz, IS21-558, die auf einem Plasmidtyp stromaufwärts des cfr-Gens zu finden war. Später konnte anhand weiterer Isolate aus Dänemark gezeigt werden, dass die Mobilität des cfr-Gens höchstwahrscheinlich durch IS21-558-Elemente vermittelt wird. Ein Modell, welches zwei mögliche Transpositionswege dieser IS21-558-Elemente zeigt, wurde erstellt und die Funktionalität der Insertionssequenzen konnte aufgezeigt werden.

Eine Verbreitung des Multiresistenzgens cfr wird durch eine Lokalisation auf Plasmiden und auf einem mobilen genetischen Element begünstigt. Das Auftreten des Gens bei verschiedenen Staphylokokkenspezies von unterschiedlichen Tierarten und aus verschiedenen Ländern lassen eine weitere Verbreitung des Gens befürchten und unterstreichen die Wichtigkeit einer molekularer Analyse von Resistenzgenen und ihrer Verbreitung.

 

 

 

 

Keywords

(3 dt. + 3 engl.)

 Florfenicol, Resistenz, cfr-Gen ; florfenicol, resistance, cfr-gene

kb

4.610