Molekulare Charakterisierung der multiplen Antibiotikaresistenz in deutschen und europäischen Salmonella enterica Isolaten

Abstract

Die Entwicklung von Antibiotikaresistenz-Mechanismen ist die evolutionäre Reaktion auf den starken Selektionsdruck, der aus der Exposition gegen antimikrobielle Substanzen hervorgeht. Als insbesondere problematisch werden durch multiresistente Bakterien verursachte Infektionen eingestuft. Salmonellen gehören weltweit zu den bedeutendsten zoonotischen Krankheitserregern. Obwohl ihre Prävalenz in Europa allgemein als rückläufig verzeichnet wird, wurde in den vergangenen Jahren ein vermehrter Anstieg multiresistenter Salmonella Isolate beobachtet. Diese Arbeit, die sich in die drei allgemeinen Themenbereiche 1) Multiresistenz in Deutschland, 2) Multiresistenz in Europa und 3) Multiresistenz-assoziierte Plasmide gliedert, versucht mit der Charakterisierung verschiedener S. enterica Isolate die für die Antibiotikaresistenz verantwortlichen Mechanismen und ihre Transmissionswege näher zu beleuchten und somit zur besseren Überwachung und Verbreitungskontrolle beizutragen. 1) In S. Saintpaul Isolaten aviärer Herkunft wurde eine multiresistente klonale Linie in Deutschland und den Niederlanden identifiziert, die im Verdacht steht, über die Lebensmittelkette auf den Menschen übertragbar zu sein. Ihre Verbreitung und molekulare Entwicklung sollten zum Schutz der öffentlichen Gesundheit weitergehend untersucht werden. 2) Die Untersuchungen der molekularen Eigenschaften von europäischen SGI1-positiven Salmonella Isolaten sprechen für eine zunehmende Diversifikation der Multiresistenz-vermittelnden genomischen Insel SGI1. Aufgrund ihres Virulenzgen-Repertoires und ihren Resistenzeigenschaften könnten einige dieser Varianten/Isolate von klinischer Relevanz sein. Insbesondere das epidemiologisch bedeutende Serovar Newport lässt aufgrund seines Gen-Repertoires die Existenz verschiedener neuer SGI1-Varianten vermuten. Die in dieser Arbeit durchgeführte Charakterisierung einer Sammlung europäischer S. Newport Isolate festigt diesen Verdacht, dass dieses Serovar ein interessantes Reservoir neuer SGI1-Varianten zu sein scheint. 3) Das ColE- Plasmid pSGI15 ist das kleinste bisher beschriebene PMQR übertragende Resistenz-Plasmid. Dieses Plasmid und seine Varianten scheinen eine große Rolle bei der ubiquitären Ausbreitung des qnrB19 Gens zu spielen und wurden sowohl in pathogenen als auch kommensalen Enterobacteriaceae beobachtet. Ein weiteres interessantes Beispiel für Plasmidevolution ist die Kopplung von Antibiotikaresistenz- und Virulenz-Determinanten auf einem Plasmid, die eine Co-Selektion beider Eigenschaften bewirkt und somit vermutlich zur Entstehung von immer virulenteren und resistenteren Isolaten führt. Die in dieser Arbeit in porcinen S. Typhimurium Isolaten beschriebenen blaTEM-1-dfrA12-IncFII- Plasmide stehen in dem Verdacht, über die Lebensmittelkette auf den Menschen übertragbar zu sein.

The development of antimicrobial resistance mechanisms is the evolutionary response to the intense selection pressure resulting from the exposure to antimicrobial substances. Infections caused by multidrug resistant bacteria are considered as particularly problematic in clinical practice. Salmonella is one of the most important bacterial pathogens worldwide. Although its prevalence in Europe is encountered generally as regressive, in recent years an increase in multidrug resistant Salmonella isolates has been observed. This work, subdivided in three thematic areas 1) Multiple Drug Resistance in Germany, 2) Multiple Drug Resistance in Europe and 3) Multiple Drug Resistance associated plasmids, tempts by characterizing different S. enterica isolates to investigate the mechanisms responsible for antimicrobial resistance and therefore to contribute to better surveillance and dissemination control. 1) In S. Saintpaul isolates of avian origin a multidrug resistant clonal line was identified in Germany and The Netherlands and is suspected to be conferrable also to humans via the food chain. Its spread and molecular development should be examined further for protection of public health. 2) The studies on the molecular properties of European SGI1-positive Salmonella isolates indicate an increasing diversification of the multidrug resistance conferring Salmonella Genomic Island 1. Due to their virulence gene repertoire and their resistance properties, some of these variants/isolates may become clinical relevant. Based on its genetic properties, especially the epidemiological important serovar Newport is hypothesized to harbour various new SGI1 variants. The characterization on a European collection of S. Newport isolates performed in this work consolidates the suspicion this serovar being an interesting novel reservoir for SGI1 variants. 3) The ColE-plasmid pSGI15 is the smallest PMQR conferring resistance plasmid described so far. This plasmid and its variants seem to play a major role in the widespread dissemination of qnrB19 both in pathogenic and commensal Enterobacteriaceae. On the other hand, the link of both antimicrobial resistance and virulence determinants on the same plasmid provides another interesting example for plasmid evolution and causes co- selection of both traits leading to more and more virulent and resistant isolates. The blaTEM-1-dfrA12-IncFII-plasmids found in porcine S. Typhimurium isolates are suspceted to be transferrable to humans via the food chain and seem to pose a potential riskfactor for public health.