VORKOMMEN VON ANTIBIOTIKA- RESISTENZGENEN UND EFFIZIENZ UNTERSCHIEDLICHER BEHANDLUNGSVERFAHREN (O 3, CL 3, UV)

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1 VORKOMMEN VON ANTIBIOTIKA- RESISTENZGENEN UND EFFIZIENZ UNTERSCHIEDLICHER BEHANDLUNGSVERFAHREN (O 3, CL 3, UV) Dipl.-Ing. (FH) Claudia Stange, Prof. Dr. Andreas Tiehm

2 Nachweismethoden von Antibiotikaresistenzen AGARDIFFUSIONSTEST POLYMERASE KETTENREAKTION a Marker PCR Isolat A Isolat B Isolat C no-template-control b e c d DIN

3 Untersuchung von Oberflächenwasserproben Vorkommen von ARG in Rhein und Donau ARG positive Proben in % Rhein Donau Antibiotika-Resistenzgen Stoll, C.; Sidhu, J. P.; Tiehm, A.; Toze, S., Prevalence of clinically relevant antibiotic resistance genes in surface water samples collected from Germany and Australia. Environ. Sci. Technol. 2012, 46 (17),

4 Experimentelles Konzept Modellwasser Desinfektion - Chlor - Ozon - UV Kulturverfahren Koloniezahl DNA Extraktion Quantitative PCR Genkopienzahl - Kurzes Amplikon: bp - Langes Amplikon: ~ 1000 bp Vergleich der Daten

5 Experimentelles Konzept Modellwasser Kläranlagen-Ablauf Antibiotika-Resistenzgen vermittelt Resistenz gegen Genlänge sul1 Sulfonamid-Antibiotika ~ 840 bp sul2 Sulfonamid-Antibiotika ~ 815 bp ermb Makrolid-Antibiotika ~ 740 bp Dotiertes Trinkwasser Bakterienstamm Escherichia coli DSM 4960 Enterococcus faecium DSM Eigenschaft Gram-negativ Gram-positiv Antibiotika- Resistenzgen vermittelt Resistenz gegen Genlänge ampc β- Laktam-Antibiotika ~ 1150 bp tet(a) Tetrazykline ~ 1200 bp vana Glykopeptid-Antibiotika ~ 1030 bp ermb Makrolid-Antibiotika ~ 740 bp

6 Ergebnisse Chlor Kultivierbare Bakterien Antibiotika- Resistenzgene zunehmende Chlorkonzentration Wirkmechanismen: Oxidation der Zellwand und -membran Nach Schädigung der Zellhülle, Oxidation von interzellulären Proteinen und Nukleinsäuren

7 Ergebnisse Ozon Kultivierbare Bakterien Antibiotika- Resistenzgene Zunehmende Ozonkonzentration Wirkmechanismus: Oxidation der Zellwand und -membran Sofort danach: Oxidation der Nukleinsäuren

8 Ergebnisse UV Kultivierbare Bakterien Antibiotika- Resistenz gene Zunehmende UV- Dosis Wirkmechanismus: Dimer-Bildung zwischen benachbarten Pyrimidin-Basen

9 Verhalten von ARG bei der Aufbereitung Wasserwerk A Proben aus Wasserwerken

10 Verhalten von ARG bei der Aufbereitung Proben aus Wasserwerken Wasserwerk A Wasserwerk B

11 Andere Expositionspfade Hoher Selektionsdruck Kurze Wege zum Mensch Hohe Konzentration antibiotikaresistenter Bakterien Antibiotikaresistente, humanpathogene Bakterien

12 Zusammenfassung Antibiotika-Resistenzgene werden flächendeckend in Oberflächenwasser nachgewiesen aber auch in Grundwässern Die Untersuchung der Eliminationsleistung von Desinfektionsverfahren hinsichtlich Antibiotikaresistenzen zeigte deutliche Unterschiede zwischen den Verfahren. Bei der Aufbereitung und Desinfektion können Antibiotika-Resistenzgene im Trinkwasser verbleiben

13 Forschungsbedarf Fazit... Sowohl die Human- als auch die Veterinärmedizin müssen künftig durch rationale(re)n Antibiotikaeinsatz (auch unter Berücksichtigung innovativer pharmazeutischer Konzepte sowie soziologischer Forschung), Barriere- und Dekolonisierungsmaßnahmen und andere Infektionskontrollstrategien versuchen, im Sinne eines One-Health -Gedankens die Verbreitung von MRE einzudämmen. Dies schließt die Betrachtung der Umwelt ein, insbesondere muss die Bedeutung von Abwässern und Oberflächengewässern intensiver untersucht werden....

14 Forschungsbedarf Standardisierte kulturbasierte und molekularbiologische Nachweisverfahren für den Umweltbereich Identifikation von Leitparametern Relevanz von Bakterien, Bakteriophagen und freier DNA Rolle von Biofilmen als Reservoir Neue und optimierte Verfahren zur Elimination Identifikation der Kontaminationsquellen von Resistenzen

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dipl.-Ing. (FH) Claudia Stange TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser Karlsruher Straße 84 / Karlsruhe

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