ESBL-/AmpC-producing Enterobacteriaceae represent a problem both in human and veterinary medicine. High prevalence for these resistant bacteria especially were demonstrated for broiler fattening farms and also on slaughterhouse level as well as in chicken retail meat. In chicken, blaCTX-M1 and blaCMY-2 are the most frequent detected ESBL-/AmpC-resistance genes. In contrast, the most determined beta-lactamase genes in humans are blaCTX-M14 and blaCTX-M15. These genes are also found in chicken, but with low prevalence. Nevertheless, an impact of animal-originated bacteria on public health is assumed and might occur due to direct contact or the consumption of contaminated meat. Regarding these facts, intervention strategies facilitating a reduction of the load of ESBL-/AmpC-producing Enterobacteriaceae in chicken should be considered. Therefore, information on transmission pathways of these bacteria into the broiler farms are needed, however, little was known about it. Earlier studies have assumed the vertical transmission of pathogenic E. coli and as ESBL-/AmpC-producing Enterobacteriaceae even were detected in day-old chicken and (grand)parent flocks, first indications for the vertical transfer of these resistant bacteria were given. On the other hand, other studies assume that contaminated farm environment could represent a source for ESBL-/AmpC-producing Enterobacteriaceae. This transmission is defined as horizontal transmission. The presented study within in RESETII-consortium intended to elucidate possible transmission routes of ESBL-/AmpC-producing Enterobacteriaceae along the entire broiler production chain. Therefore, seven ESBL-/AmpC-positive parent flocks, their corresponding hatching eggs and hatchlings in the hatchery as well as the respective fattening chicken were investigated. For detailed information on the horizontal transmission, two flocks fattened consecutively in the same barn were included in this study. Additionally, within the RESETII-consortium, the same flocks were also investigated at the slaughterhouse, enabling an assessment of transmission routes including that stage of the broiler production chain (Institute of Food Safety and Food Hygiene, FUB, thesis of Philine von Tippelskirch). By using whole genome sequencing to determine phylogenetic relationships we showed that the transmission and entry of ESBL-/AmpC-producing Enterbacteriaceae occurs at different stages of the broiler production chain. On the one hand, the pseudo-vertical transmission route was demonstrated. Thereby the introduction of resistant strains from a parent flock into the hatchery occurs which can result in a positive fattening flock due to the uptake of the bacteria in the hatchery (Publication II). On the other hand, we demonstrated the horizontal transmission route. This transmission pathway occurs due to contaminated housing environment resulting in the subsequent flock being positive for the resistant Enterobacteriaceae (Publication I). Due to the intensive investigation of broiler chicken in their first three days of life concerning the detectability of Enterobacteriaceae we showed that samplings in recently restocked chicken forthe detection of ESBL-/AmpC-producing Enterobacteriaceae using cloacal swabs should not be performed within the first 24 hours of life (Unpublished data). Indications for the subsequent transmission of resistant bacteria from fattening farms into the slaughterhouse as well as cross-contamination at slaughterhouse level were shown as well within the RESETII-consortium at the Insitute of Food Safety and Food Hygiene, FUB. In summary, transmission pathways of ESBL-/AmpC-producing Enterobacteriaceae in the broiler production chain are immensely complex and occur in all stages of the production chain. Therefore, intervention strategies to reduce the load of ESBL-/AmpC-producing Enterobacteriaceae in chicken should be considered at all levels.
ESBL-/AmpC-produzierende Enterobacteriaceae stellen sowohl in der Human- als auch in der Tiermedizin eine Herausforderung dar. Für diese resistenten Bakterien wurden hohe Prävalenzen vor allem in Masthähnchenfarmen nachgewiesen, aber ebenso auf Schlachthofebene sowie auf Hähnchenfleisch aus dem Einzelhandel. Bei Hühnern sind blaCTX-M1 und blaCMY-2 die am häufigsten nachgewiesenen ESBL-/AmpC-Resistenzgene. Im Gegensatz dazu sind die am häufigsten nachgewiesenen Beta-Laktamase-Gene beim Menschen blaCTX-M14 und blaCTX-M15. Diese Gene werden auch bei Hühnern detektiert, allerdings mit geringen Prävalenzen. Es wird dennoch ein Einfluss von Bakterien tierischen Ursprungs auf die öffentliche Gesundheit vermutet, der durch direkten Kontakt oder den Verzehr von kontaminiertem Fleisch auftreten könnte. Für Interventionsstrategien in der Geflügelhaltung werden Informationen zu den Übertragungswegen antibiotikaresistenter Bakterien in der Masthähnchenhaltung benötigt. Frühere Studien ließen die vertikale Übertragung pathogener E. coli vermuten. Andere Studien nahmen eine kontaminierte Stallumgebung als mögliches Reservoir für ESBL-/AmpC-produzierende Enterobacteriaceae und entsprechend eine horizontale Übertragung an. Die hier vorgestellte Studie im Rahmen des BMBF-geförderten Konsortiums RESET II hatte die Aufklärung möglicher Übertragungswege von ESBL-/AmpC-produzierenden Enterobacteriaceae entlang der Masthähnchenproduktionskette zum Ziel. Dazu wurden sieben ESBL-/AmpC-positive Elternherden, die entsprechenden Bruteier und Schlupfküken in der Brüterei sowie die daraus aufgezogenen Masttiere untersucht. Für detaillierte Informationen zur horizontalen Übertragung wurden zwei der untersuchten Herden direkt nacheinander im gleichen Stall gemästet wurden. Zusätzlich wurden im Rahmen des RESETII-Konsortiums durch das Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit der Freien Universität Berlin (Dissertation von Philine von Tippelskirch, 2018) dieselben Herden auch im Schlachthof untersucht, um eine Bewertung der Übertragungswege auch auf dieser Stufe der Masthähnchenproduktion zu ermöglichen. Mittels Ganzgenomsequenzierung als hochauflösende molekulare Methode zur Bestimmung der phylogenetischen Verwandtschaftsbeziehungen konnten wir zeigen, dass die Übertragung und der Eintritt von ESBL-/AmpC-produzierenden Enterobacteriaceae auf verschiedenen Stufen der Masthähnchenproduktionskette erfolgt. Zum einen wurde eine pseudo-vertikale Übertragung aufgezeigt. Dabei kommt es zum Eintrag resistenter Stämme aus einem Elterntierbestand in die Brüterei. Durch Aufnahme der Bakterien durch die geschlüpften Küken in der Brüterei und anschließende Kolonisierung der Tiere kann dies zu einem hochprävalent positiven Masthähchenbestand führen. Andererseits konnten wir auch die horizontale Übertragung eindeutig aufzeigen. Bei diesem Übertragungsweg führt eine aus dem vorherigen Mastdurchgang mit ESBL-/AmpC-produzierenden Enterobacteriaceae kontaminierte Stallumgebung zu einer mit diesen resistenten Bakterien kolonisierten nachfolgenen Masthähnchenherde. Aufgrund der intensiven Untersuchungen von Masthähnchen in den ersten drei Lebenstagen hinsichtlich der Nachweisbarkeit von Enterobacteriaceae konnten wir zudem zeigen, dass Probenahmen zum Nachweis von ESBL-/AmpC-produzierenden Enterobacteriaceae mittels Kloakentupfern nicht innerhalb der ersten 24 Lebensstunden durchgeführt werden sollten. Hinweise auf die anschließende Übertragung resistenter Bakterien aus Mastbetrieben in den Schlachthof sowie auf eine Kreuzkontamination auf Schlachthofebene wurden zusätzlich im Rahmen der Untersuchungen des Instituts für Lebenmittelqualität und -sicherheit der Freien Universität Berlin (Dissertation von Philine von Tippelskirch, 2018) gezeigt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Übertragung der ESBL-/AmpC-produzierenden Enterobacteriaceae in der Masthähnchenproduktionskette sehr komplex ist, sowohl horizontale als auch pseudo-vertikale Transmissionsrouten enthält und auf allen Stufen der Masthähnchenproduktion auftritt. Daher sollten Interventionsmaßnahmen zur Reduzierung von ESBL-/AmpC-produzierenden Enterobacteriaceae beim Masthähnchen auf allen Stufen der Produktion entwickelt und implementiert werden.
