Dissertation

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

Katja Hille

Übergreifende Datenanalysen zum Vorkommen von Zoonoseerregern bei Tieren, Lebensmitteln und Menschen unter Einbeziehung von epidemiologischen Faktoren sowie phäno- und genotypischen Isolateigenschaften

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-109823

title (eng.)

Comprehensive data analyses on the occurrence of zoonotic agents in animals, food, and humans taking into consideration epidemiological factors as well as genotypic and phenotypic isolate characteristics

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2017

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/hillek_ss17.pdf

abstract (deutsch)

Im Zentrum dieser Arbeit stehen Extended-Spektrum beta-Laktamase- (ESBL-) produzierende Enterobacteriaceae, die zur großen Vielfalt der zoonotischen Erreger gehören. Bakterien, die in der Lage sind Extended-Spektrum beta-Laktamasen zu produzieren, können Penicilline mit erweitertem Wirkspektrum bis hin zu Cephalosporinen der dritten und vierten Generation und Monobactame hydrolysieren und sind dadurch gegen diese Antibiotika resistent, was die Behandlungsmöglichkeiten bei Infektionen mit diesen Bakterien erheblich reduziert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Ergebnisse zu ESBL-produzierenden Enterobacteriacea aus verschiedenen Studien zusammengeführt.

Zum besseren Verständnis ESBL-produzierender Escherichia (E.) coli bei Nutztieren wurden zuerst ausgewählte europäische Studien, zum Vorkommen und den Risikofaktoren für das Auftreten dieser Resistenzen in einem narrativen Review zusammengefasst. Insgesamt konnte eine sehr hohe Prävalenz feststellt werden. Am höchsten waren die Prävalenzen bei Broilern. Die Betriebssprävalenz lag bei 25-100 % und die Einzeltierprävalenz bei ca. 40 %. Für schweinehaltende Betriebe schwanken die Ergebnisse zur Prävalenz sehr stark. So wurden Betriebsprävalenzen von 1 % bis 80 % und Einzeltierprävalenzen von 15 % bis 100 % berichtet.

Die Prävalenzen Cefotaxim-resistenter E. coli in rinderhaltenden Betrieben in Deutschland wurden im Rahmen einer gepoolten Analyse genauer untersucht. Dabei wurden die Daten aus zwei Querschnittsstudien gemeinsam analysiert. Insgesamt wurden 60 Mastrinderhaltungen und 52 Milchrinderhaltungen untersucht. In 70 % bzw. 85 % dieser Betriebe wurden Cefotaxim-resistente E. coli gefunden. Die Analyse potentieller Risikofaktoren ergab eine Assoziation eines niedrigeren Anteils positiver Proben mit Faktoren, die auf eine weniger intensive Haltung hindeuten. Faktoren, die für ein gutes Hygienemanagement stehen, waren ebenfalls mit einem geringeren Anteil positiver Proben assoziiert. Bei mastrinderhaltenden Betrieben war eine Behandlung der gesamten untersuchten Tiergruppe mit einem höheren Anteil positiver Proben assoziiert.

Aus den Erfahrungen, die im Rahmen dieser Arbeit bei der populationsübergreifenden Beurteilung von Studienergebnissen gesammelt wurden, lassen sich drei wesentliche Schlussfolgerungen ziehen: (1) Die Protokolle für die Untersuchung von Proben und Isolaten aus unterschiedlichen Quellen sollten stärker harmonisiert werden. Dies umfasst Protokolle für Laboranalyse sowie bioinformatorische und statistische Analyse. (2) Neben den Isolateigenschaften sollten auch epidemiologische Informationen zur Probenherkunft gesammelt
werden. (3) Die Art und Weise der Datenerfassung und Berichterstattung in Publikationen sollte, besonders bei Beobachtungsstudien, stärker standardisiert werden. Die Umsetzung dieser drei Punkte würde die Möglichkeiten der übergreifenden Analysen von Studienergebnissen verbessern und damit der Erkenntnisgewinn vergrößert.

abstract (englisch)

This work focusses on extended spectrum beta-lactamase (ESBL)-producing Enterobacteriaceae which belong to the broad spectrum of zoonotic germs. Extended-spectrum β-lactamases (ESBLs) are able to hydrolyse penicillins up to third- and fourth-generation cephalosporins and monobactams and therefore confer resistance to these β-lactam antibiotics. In this way, the treatment options are reduced when infections with ESBL-producing bacteria occur. The objective of this thesis is to consolidate results of epidemiological studies on ESBL-producing Enterobacteriaceae in livestock.

 

To gain a better understanding of the ESBL epidemiology in livestock (poultry, cattle and pig), selected European studies on the occurrence of ESBL-producing Escherichia (E.) coli isolates and on the risk factors associated to the occurrence of such isolates were summarised in a narrative review. In general, a high prevalence of ESBL-producing E. coli has been reported in the different livestock. The highest prevalences were observed in broilers. Prevalences of 25-100 % were reported in broiler farms, while individual animal prevalences were about 40 %. The reported prevalences for pig farms vary. In pig farms prevalences of 1-80 % were reported, where as individual animal prevalences of 15-100% were found.

 

Prevalences of cefotaxime-resistant E. coli in cattle farms in Germany were examined more closely within the framework of a pooled analysis. For this approach, data from two cross sectional studies were jointly analysed. In total, 60 farms keeping beef cattle and 52 farms keeping dairy cattle were investigated. Cefotaxim-resistant E. coli were found on 70 % and, respectively, 85 % of these farms. The analyses of potential risk factors for the occurrence of cefotaxim-resistant E. coli in the farms showed an association of a low proportion of positive samples with factors that indicate a less intense farming. Moreover, factors pointing toward a good hygiene management were also associated with a lower proportion of positive samples. In farms keeping beef cattle, the antimicrobial treatment of groups of animals was associated with a higher proportion of positive samples.

 

Three main conclusions can be drawn from the experiences gained by the comprehensive evaluation of study results: (1) The protocols for the investigation of samples and isolates from different sources need stronger harmonisation. This includes laboratory protocols as well as bioinformatical and statistical analysis. (2) In addition to the characterisation of isolates, also epidemiologic information on the origin of the samples should be collected as well. (3) Data acquisition and reporting in publications, especially in case of observational studies, should be more standardised. The implementation of these three points would facilitate the comprehensive evaluation of study results and thus increase the knowledge gain.

keywords

ESBL, Antibiotikaresistenz, Nutztiere, antimicrobial resistance, livestock

kb

4.603