Die Gattung Arcobacter (A.) gehört zur Familie der Campylobactereaceae und umfasst gegenwärtig 29 verschiedene Spezies. Insbesondere A. butzleri, A. cryaerophilus und A. skirrowii werden als potentielle Zoonoseerreger diskutiert, die vermutlich durch den Verzehr von kontaminierten Lebensmitteln oder Wasser übertragen werden und beim Menschen gastrointestinale Infektionen verursachen können. Durch das Fehlen einer standardisierten Routinediagnostik für Arcobacter wird die tatsächliche Prävalenz beim Menschen womöglich unterschätzt und auch über deren Virulenzpotential sowie antimikrobielle Empfindlichkeit ist bisher wenig bekannt. Ziel dieser Studie war es, die Prävalenz von Arcobacter in humanen Stuhlproben zu untersuchen und die isolierten Stämme zu charakterisieren. Insgesamt wurden 4636 Stuhlproben mittels selektiven Kulturverfahren auf Arcobacter untersucht. Verdächtige Isolate wurden durch multiplex PCR sowie anschließender rpoB-Sequenzierung identifiziert und durch ERIC-PCR genotypisiert. Das Vorhandensein zehn putativer Virulenzgene wurde mittels PCR untersucht und die Zytotoxizität gegenüber HT-29/B6-Zellen im WST-Assay bestimmt. Mittels Gradientendiffusionstest wurde außerdem die Empfindlichkeit gegenüber sechs Antibiotika ermittelt. Die Stuhlproben ambulanter (n = 3884) bzw. stationärer (n = 752) Patienten zeigten eine Belastung mit Arcobacter spp. von 0,85 bzw. 0,40 %. A. butzleri wurde dabei am häufigsten detektiert (n=24), gefolgt von A. cryaerophilus (n=10) und A. lanthieri (n=2). Die Genotypisierung der Isolate ergab eine hohe genetische Vielfalt innerhalb der Spezies. Die Prävalenz an putativen Virulenzgenen war in A. butzleri- sowie A. lanthieri-Stämmen höher als in A. cryaerophilus. Beide A. lanthieri-Isolate wiesen zusätzlich die Cytolethal-Distending Toxin kodierenden Gene auf. Während die A. butzleri- sowie beide A. lanthieri-Stämme überwiegend starke zytotoxische Effekte in vitro induzierten, zeigten die A. cryaerophilus-Stämme kaum zytotoxisches Potential. Die Arcobacter-Isolate waren ausgesprochen sensibel gegenüber Ciprofloxacin, während für Azithromycin und Ampicillin erhöhte MHKs festgestellt wurden. Diese Studie zeigt das Vorkommen von Arcobacter in humanen Stuhlproben, eine hohe Prävalenz putativer Virulenzgene bei A. butzleri und A. lanthieri sowie prominente zytotoxische Effekte in vitro. Das Vorhandensein der CDT-Gene in A. lanthieri, aber nicht A. butzleri, könnte auf unterschiedliche Pathomechanismen hindeuten. Darüber hinaus könnte Ciprofloxacin als antimikrobielle Behandlung schwerer Arcobacter-Infektionen vorgeschlagen werden. Es sind jedoch weitere Studien zur Epidemiologie und Pathogenese erforderlich, um das potenzielle Risiko von Arcobacter als Zoonoseerreger abschließend zu bewerten.
The genus Arcobacter (A.) belongs to the family Campylobactereaceae and currently comprises 29 different species. Particularly, the three species A. butzleri, A. cryaerophilus und A. skirrowii are discussed as potential zoonotic pathogens, likely to be transmitted through consumption of contaminated food or water and causing gastrointestinal infections in humans. Since there is no standardized routine diagnostic for Arcobacter spp., data about their true prevalence in humans are lacking. Furthermore, the knowledge regarding their virulence potential as well as their antimicrobial susceptibility is still limited. Therefore, this study aimed at investigating the prevalence of Arcobacter in human stool samples and characterizing the isolated strains. Overall, a total of 4636 specimen were collected and screened for Arcobacter by selective cultural procedure. Suspicious isolates were identified using multiplex PCR followed by rpoB sequencing and genotyped by ERIC-PCR. Furthermore, the presence of ten putative virulence genes was investigated using PCR and cytotoxic effects on the human intestinal cell line HT-29/B6 were determined applying the WST-assay. Moreover, susceptibility to six antibiotics was investigated using the gradient strip diffusion method. Arcobacter spp. were detected in 0,85 % and 0,40 % of specimens obtained from 3884 outpatients and 752 hospitalized patients, respectively. Among the 36 Arcobacter isolates A. butzleri was the most prevalent species (n=24) followed by A. cryaerophilus (n=10) and A. lanthieri (n=2). Genotyping of the isolates revealed a high genetic diversity within the species. The incidence of the analyzed virulence genes was higher in A. butzleri and A. lanthieri isolates compared to A. cryaerophilus. Additionally, the three cytolethal distending toxin (CDT) genes were detectable in both A. lanthieri isolates. Cytotoxic effects were observed for most of A. butzleri and both A. lanthieri strains, while A. cryaerophilus strains induced less cytotoxic effects on HT-29/B6 cells. Antimicrobial susceptibility testing of Arcobacter isolates revealed high susceptibility to ciprofloxacin, whereas elevated MIC values were detected for azithromycin and ampicillin. This study demonstrates the occurrence of Arcobacter in human stool samples, high prevalence of putative virulence genes in A. butzleri as well as A. lanthieri isolates and prominent cytotoxic effects of these strains in vitro. The presence of CDT genes in A. lanthieri but not A. butzleri could suggest different pathomechanisms. Furthermore, ciprofloxacin could be proposed as antimicrobial treatment of severe Arcobacter infections. However, further studies regarding epidemiology and pathogenesis are needed to finally assess the potential risk of Arcobacter as zoonotic pathogens.
