id,collection,dc.contributor.author,dc.contributor.firstReferee,dc.contributor.furtherReferee,dc.contributor.gender,dc.date.accepted,dc.date.accessioned,dc.date.available,dc.date.issued,dc.description.abstract[de],dc.description.abstract[en],dc.format.extent,dc.identifier.uri,dc.identifier.urn,dc.language,dc.rights.uri,dc.subject.ddc,dc.subject[en],dc.title,dc.title.translated[de],dc.type,dcterms.accessRights.dnb,dcterms.accessRights.openaire,dcterms.accessRights.proquest,dcterms.format,refubium.affiliation,refubium.note.author "4f453816-7a59-4b19-b085-a1c9722112fc","fub188/14","Saliu, Eva-Maria","Zentek, Jürgen","Amon, Thomas||Alter, Thomas","female","2020-11-02","2020-11-17T09:50:24Z","2020-11-17T09:50:24Z","2020","Multiresistente, ESBL-bildende Enterobacteriaceae haben ein hohes Potenzial, Antibiotikaresistenzen bei Menschen und Tieren zu verbreiten. Eine Übertragung dieser Keime vom Tier auf den Menschen ist denkbar und somit können Tiere als Reservoir mit Bedrohungspotenzial für den Menschen betrachtet werden. Das Huhn ist die Nutztierart, bei welcher die höchste Verbreitung ESBL-bildender Enterobacteriaceae verzeichnet wurde. Es ist somit wichtig, Reduktionsmaßnahmen beim Geflügel zu entwickeln. Erste vielversprechende Ergebnisse liegen zum Einsatz von Probiotika bei Broilern vor. Ein wichtiger Aspekt, welcher beachtet werden muss, um die Verbreitung dieser Keime zu unterbinden, ist deren Vermögen, Resistenzgene innerhalb und zwischen Bakterienspezies zu verbreiten. Da die ESBL-kodierenden Gene hauptsächlich auf Plasmiden vorkommen, kann der Mechanismus der Konjugation maßgeblich zu deren Ausbreitung beitragen und sollte bei der Entwicklung von Reduktionsmaßnahmen beachtet werden. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss verschiedener Futterzusatzstoffe und ernährungsbezogener potenzieller Stressoren auf die Konjugation ESBL-bildender Enterobakterien im Mastgeflügel zu untersuchen. Ein für den Konjugationsversuch geeignetes Bakterienpaar konnte bei einem Screening bestimmt werden, das auf fünf ESBL-bildenden E. coli Spenderstämmen und einer Vielzahl an potentieller Empfängerstämmen, welche häufig im Gastrointestinaltrakt von Broilern vorkommen, beruhte. Der ausgewählte Donorstamm E. coli ESBL10682 bildet die ß-Laktamase CTX-M-1, während der Rezipient Salmonella Typhimurium L1219-R32 potenziell pathogen ist. Eine relativ hohe Konjugationsfrequenz von 10-5 wurde für das Bakterienpaar nach einer Co-Inkubationszeit von vier Stunden, welche die Zeit der Chymuspassage im Gastrointestinaltrakt von Hühnern widerspiegelt, verzeichnet. Die Ausgangskonzentration von Donoren und Rezipienten betrug 108 cfu/mL, welche in einem Verhältnis von 1:1 vermischt wurden. Die anderen Bakterienpaare, welche das Konjugationsscreening durchliefen, zeigten eine geringere oder keine Konjugationsfrequenz. Die Konjugationskinetik unterschied sich außerdem zwischen den verschiedenen Co-Inkubationszeiten (0, 2, 4, 6, 8 und 22 Stunden). Ein in vitro Versuch diente der Untersuchung des Einflusses verschiedener Stressfaktoren, welche mit der Ernährung in Verbindung stehen, auf die Konjugation. Ein Faktor, welcher den Einfluss der Stressoren auf das Wachstum der Bakterien beschreibt, wurde ermittelt und die Ergebnisse dementsprechend korrigiert. Der erwartete Anstieg der Konjugationsfrequenz blieb jedoch aus, selbst in der Gegenwart von Antibiotika. Stattdessen wurde eine Reduktion um 3, 0.8 beziehungsweise 2 Logarithmusstufen verzeichnet, wenn Kupfer, Zink oder Propionat dem Nährmedium zugeführt wurden. Dahingegen zeigten sich durch Zugabe von D-/L-Laktat, n-Butyrat und Acetat keine signifikanten Einflüsse. Die Antibiotika Nitrofurantoin, Sulfamethoxazol/Trimethoprim und Cefotaxim führten ebenfalls zu einer Abnahme der Konjugationsfrequenz um 1.5, 2 beziehungsweise 0.7 Logarithmusstufen. Während der pH-Wert keinen signifikanten Einfluss auf die Konjugationsfrequenz ausübte, wurde bei steigender Osmolalität eine Verminderung der Konjugationsfrequenz um bis zu 0.7 Logarithmusstufen beobachtet. Diese Ansätze wurden durch einen Fütterungsversuch ergänzt, welcher mit einem ex vivo Experiment verbunden war. Männliche Eintagsküken der Linie Cobb 500 wurden neun Versuchsgruppen zugeteilt, welche je sieben Replikate aufwiesen. Als Versuchsfutter wurden ein Kontrollfutter sowie acht Futter mit verschiedenen Zusätzen gefüttert. Zwei dieser Futtermischungen wurde je ein Lactobacillus Stamm (L. agilis, L. salivarius) zugesetzt. Zwei weitere Futter enthielten je ein Phytobiotikum, welche die essentiellen Öle Carvacrol, Cinnamaldehyde und Eugenol enthielten (Formulation C, Formulation L). Die letzten vier Versuchsfutter enthielten verschiedene Kombinationen aus je einem Lactobacillus Stamm und einem Phytobiotikum. Sowohl die Lactobacillus Stämme als auch die Phytobiotika waren in einem Vorversuch auf Grund ihrer Wirksamkeit gegen einen ESBL-bildenden E. coli Stamm ausgewählt worden. Nach zwei Wochen wurde Caecuminhalt gewonnen und mit dem Bakterienpaar E. coli ESBL10682/Salmonella Typhimurium L1219-R32 versehen. Die Konjugationsfrequenz wurde nach vier Stunden Co-Inkubation ermittelt. Interessanterweise agierten indigene Sulfamethoxazol/Trimethoprim resistente Enterobakterien anstelle des vorgesehenen Salmonella Typhimurium Stammes als Empfängerzellen. In den Kombinationsgruppen L. salivarius + Formulation C, L. salivarius + Formulation L und L. agilis + Formulation C wurde ein Anstieg der Konjugationsfrequenz um 0.5 bis 0.6 Logarithmusstufen verzeichnet. Ein Anstieg (0.2 Logarithmusstufen) wurde ebenfalls in der Gruppe Formulation C beobachtet. Obwohl diese Unterschiede statistisch signifikant sind, sind sie so gering, dass ihnen biologisch vermutlich keine Aussagekraft zugeschrieben werden kann. Die Verbreitung ESBL-bildender Enterobakterien wurde im Caecuminhalt fünf Wochen alter Broiler untersucht. Die Kontrollgruppe zeigte eine signifikante höhere Prävalenz als die restlichen Fütterungsgruppen auf. Darüber hinaus wurden quantitative Unterschiede zwischen den Proben beobachtet. Zusammenfassend konnte eine Reduktion des Transfers eines ESBL-tragenden Plasmid zwischen eines E. coli Spenderstammes und eines Salmonella Typhimurium Empfänger-stammes in der Gegenwart von Futterzusatzstoffen beobachtet werden. Den größten dezimierenden Einfluss nahmen hierbei Kupfer und Propionat.","Due to their multi-drug resistance, ESBL-producing Enterobacteriaceae pose a major hazard on public health and global economy. A transmission from animals to humans is possible and thus, animals may serve as a reservoir for difficult to treat infections in humans. In livestock, the highest prevalence of ESBL-producing Enterobacteriaceae is commonly found in poultry. Measures to reduce the prevalence of ESBL-producing Enterobacteriaceae are of great importance. Promising results were observed in broilers challenged with ESBL-producing E. coli and fed probiotic products. An important aspect concerning the reduction of ESBL-producing Enterobacteriaceae is their ability to spread their resistance genes within and across species. As ESBL encoding genes are commonly located on plasmids, conjugation enables horizontal gene transfer and should be considered when developing reduction measures. The objective of this study was to investigate the impact of different feed additives and nutrition related stress factors on conjugation of ESBL-producing Enterobacteriaceae in broilers. A suitable mating pair evolved from a screening experiment with five different ESBL-producing E. coli donor strains and various potential recipients, commonly detected in the gastrointestinal tract of broilers. The chosen mating pair comprised the donor E. coli ESBL10682, producing the extended-spectrum beta-lactamase CTX-M-1, and the potentially pathogenic Salmonella Typhimurium L1219-R32 strain. Conjugation events occurred at a relative high frequency of 10-5 within a period of four hours, resembling the transit time through the gastrointestinal tract of broilers. The initial donor and recipient concentration was 108 cfu/mL and the donor/recipient ratio was 1:1. Other mating pairs showed no or lower conjugation frequencies and a kinetic conjugation experiment revealed differences between different incubation durations (0, 2, 4, 6, 8 and 22 hours). The mating pair was challenged with different nutrition related stress factors in an in vitro experiment. To circumvent the bias bacterial growth exerts on conjugation frequency, a stress impact factor was introduced to correct the results. The expected increase in conjugation frequency failed to appear, even when challenged with subtherapeutic levels of antibiotics. Instead, the feed additives copper, zinc and propionate decreased the conjugation frequency significantly with approximately 3, 0.8, and 2 log units respectively. No significant impact on conjugation events was observed for acetate, n-butyrate or lactate. The antibiotics nitrofurantoin, sulfamethoxazole/trimethoprim and cefotaxime also showed conjugation frequencies declining with up to 1.5, 2 and 0.7 log units respectively. Regarding experimental conditions, pH had no significant impact on the results while increasing osmolality reduced conjugation frequencies with up to 0.7 log units. These results were complemented by an animal trial paired with an ex vivo experiment. Newly hatched male Cobb 500 broiler chicks were randomly allocated to nine different feeding groups with seven replicates each. The experimental feed comprised a control, two diets supplemented with one of two Lactobacillus strains (L. agilis, L. salivarius), two diets supplemented with different phytobiotic feed additives containing the essential oils carvacrol, cinnamaldehyde and eugenol (Formulation C, Formulation L) and four diets comprising the combination of one Lactobacillus strain and one phytobiotic product. The Lactobacillus strains and the phytogenic products were chosen due to their ability to inhibit an ESBL-producing E. coli strain in a previous in vitro experiment. Cecal content was obtained at two weeks of age and the mating pair E. coli ESBL10682/Salmonella Typhimurium L1219-R32 was added at defined concentrations and incubated for four hours. Most surprisingly, the intended Salmonella recipient was not detected to form transconjugants, but instead, indigenous SXT-resistant Enterobacteriaceae accepted the plasmid. An increase of 0.5 – 0.6 log units was observed in the conjugation frequencies of the combination groups L. salivarius + Formulation C, L. salivarius + Formulation L and L. agilis + Formulation C. Also, the group fed Formulation C showed an enhanced (0.2 log units) conjugation frequency. Even though statistically significant, from a microbiological view, these differences are rather small and not conclusive. At five weeks of age, the prevalence of ESBL-producing Enterobacteriaceae was determined in the cecal content. The control group revealed a significantly higher prevalence than the groups supplemented with the Lactobacillus strains and/or phytobiotic feed additives. Additionally, it was observed that there were quantitative differences between samples, a fact that is commonly neglected in surveys screening for the prevalence of ESBL-producing Enterobacteriaceae. In conclusion, feed additives were able to reduce the transfer of ESBL-carrying plasmids from an E. coli donor to a Salmonella Typhimurium recipient. The most promising results were observed for copper and propionate.","VII, 87 Seiten","https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/28796||http://dx.doi.org/10.17169/refubium-28545","urn:nbn:de:kobv:188-refubium-28796-0","eng","http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen","600 Technology, Medicine, Applied sciences::630 Agriculture, Veterinary medicine::630 Agriculture, Veterinary medicine","poultry||broilers||livestock||Enterobacteriaceae||extended-spectrum beta-lactamases||feed additives||drug resistance||antibiotics","The impact of feed additives on prevalence and conjugation of extended-spectrum beta-lactamase-producing Enterobacteriaceae in poultry","Der Einfluss verschiedener Futtermittelzusatzstoffe auf die Prävalenz und Konjugation von Extended Spektrum beta-Laktamase-bildenden Enterobacteriaceae in Broilern","Dissertation","free","open access","accept","Text","Veterinärmedizin","Elsa Neumann Stipendium; EsRAM project (No. 2817701014), funded by the German Federal Ministry of Food and Agriculture"