Richtige Desinfektion Warum die Wirksamkeitsprüfung und richtige Anwendung von Desinfektionsmitteln auch zur Resistenzbekämfung wichtig ist

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1 Fachbereich Veterinärmedizin, Richtige Desinfektion Warum die Wirksamkeitsprüfung und richtige Anwendung von Desinfektionsmitteln auch zur Resistenzbekämfung wichtig ist Uwe Rösler Seite 1

2 Reinigung und Desinfektion - Tierhaltungen - Tierarztpraxis - Praxisräume - Tierställe - Personal - Schlachthof - Lebensmittelverarbeitende Industrie - Tierseuchenbekämpfung Seite 2

3 Definitionen Reinigung: möglichst vollständige, langdauernde Trennung von mindestens zwei Substanzen, die physikalisch miteinander verbunden, aneinander haften. Sensorisch sauber, optisch sauber, mikroskopisch sauber. Desinfektion: eine Maßnahme zur Inaktivierung von bestimmten Mikroorganismen unabhängig von ihrem Funktionszustand und/oder Viren zu einem definierten Zweck. Die früher oft genutzte Definition: Desinfizieren heißt, einen Gegenstand in einen Zustand zu versetzen, in dem er nicht mehr infizieren kann geht meist zu weit. Seite 3

4 Definitionen (2) Bakterizidie / Fungizidie / Sporozidie: irreversibler Zelltod von Bakterien / Pilzen/ Bakteriensporen Bakteriostase / Fungistase / Sporostase: reversible Vermehrungshemmung von Bakterien / Pilzen / Bakteriensporen Viruzidie: irreversible Schädigung von Viren, die den Verlust der Infektiosität zur Folge hat. Seite 4

5 Leitsatz Erst Entwesung (Schädlingsbekämpfung), dann Reinigung, abschließend die Desinfektion! Seite 5

6 Wirksamkeit der Reinigung und Desinfektion Desinfektionsmittelprüfung: 4 lg-reduktion (Keimträger)!!! Seite 6

7 Chemische Desinfektion Wiederstandsfähigkeit gegenüber Desinfektionsmitteln Mykoplasmen Viren mit Hüllen die meisten grampositiven Bakterien die meisten gramnegativen Bakterien Pilze und Pilzsporen einige grampositive Bakterien (z. B. Staphylokokken) einige gramnegative Bakterien (z. B. Pseudomonaden) Viren ohne Hülle säurefeste Bakterien (z. B. Tuberkelbakterien) Bakteriensporen Kokzidien Prionen Seite 7

8 Chemische Verfahren Desinfektionsmittel (Wirkstoffgruppen) Aldehyde Alkohole Chlor und Chlorabspalter Jodophore Sauerstoffabspalter Laugen Säuren Phenole Oberflächenaktive Substanzen - kationisch (Quats) - amphoter - anionisch Seite 8

9 Anforderungen an das ideale Desinfektionsmittel Breites Wirkungsspektrum oder hohe selektive Wirkung Schnelle und irreversible Wirkung in der Gebrauchsverdünnung Geringer Wirkungsverlust durch Milieueinflüsse (Eiweiß, ph-wert, Temperatur, Kot) Unschädlichkeit für Mensch und Tier, sowie für tierische Lebensmittel Materialverträglichkeit Gute Anwendungseigenschaften Wirtschaftlichkeit Seite 9

10 Desinfektion Wirkungsspektrum Seite 10

11 Alkohole Händedesinfektionsmittel als 70%ige Lösung wirksam 100% konserviert, < 30% unwirksam Äthanol, Propanol, Isopropanol Eingeschränktes Wirkungsspektrum Hoher Eiweißfehler toxisch (v.a. Methanol) v.a. Händedesinfektion, Konservierungsmittel Seite 11

12 Aldehyde Sehr gute Wirksamkeit (1-3%ige Lösung) Breites Wirkungsspektrum Schnelle Wirkung Irreversible Wirkung Hohe Beeinflussbarkeit durch Umweltfaktoren - Eiweißfehler, - Temperaturabhängigkeit (<10 o C, <5 C unwirksam) Geringe Korrosivität Toxizität (Formaldehyd: kanzerogen, teratogen) Verlust der Verkehrsfähigkeit von Formaldehyd ab Oktober 2018 Formaldehyd, Glutaraldehyd, Glyoxal Seite 12

13 Aldehyde Temperaturabhängigkeit der Wirkung von Aldehyden - notwendige Erhöhung der Gebrauchskonzentration bei Lufttemperaturen unter 20 C (z. B. bei 15 C Verdopplung der Gebrauchskonzentration) Seite 13

14 Chlor und Chlorabspalter Sehr gute Wirksamkeit Breites Wirkungsspektrum Schnelle Wirkung Irreversible Wirkung Hohe Beeinflussbarkeit durch Umweltfaktoren - Eiweißfehler, ph-abhängig (sauer gut wirksam) Chlorgas, Na-Hypochlorit (unterchlorige Säure) Seite 14

15 Sauerstoffabspalter (Wasserstoffperoxid, Peressigsäure) Sehr gute Wirksamkeit (0,1-1%ige Lösung) Breites Wirkungsspektrum Schnelle Wirkung Irreversible Wirkung Beeinflussbarkeit durch Umweltfaktoren - Eiweißfehler, ph-abhängigkeit Keine Temperaturabhängigkeit Geringe Toxizität für Mensch und Tier (Kanzerogen?) Gute Umweltverträglichkeit Geringe Kosten Hohe Korrosivität (Peressigsäure) Norovirenwirksam Seite 15

16 Quarternäre Ammoniumverbindungen (Quats) Gute Wirksamkeit (2%ige Lösung) Selektives Wirkungsspektrum Hohe Beeinflussbarkeit durch Umweltfaktoren - Temperatur, Eiweißfehler, Seifenfehler, - ph-wert (>7,0, sonst keine Wirkung) Geringe Toxizität für Mensch und Tier Gute Umweltverträglichkeit Geringe Korrosivität v.a. Lebensmittelindustrie Resistenz-Inducer Seite 16

17 Wirksamkeit der Desinfektion in Abhängigkeit vom Material Seite 17

18 Kontrolle der Desinfektion Entnahmestellen Leicht zu reinigende/desinfizierende Stellen (n 10) schwer zu reinigende/desinfizierende Stellen (n 10) Interpretation Alle Proben von leicht zu reinigenden/desinfizierenden Stellen müssen negativ sein mind. 90 % der Proben von schwer zu reinigenden/desinfizierenden Stellen müssen negativ sein Seite 18

19 Kontrolle der Desinfektion Seite 19

20 Stallhygiene und Desinfektion Unsicherheiten bei Zulassung und Wirksamkeitsnachweis von Desinfektionsmitteln Es herrschen derzeit beträchtliche Unsicherheiten hinsichtlich künftiger Zulassung und Verkehrsfähigkeit von Desinfektionsmitteln (Bioziden) den notwendigen Wirksamkeitsnachweisen Relevanz der DVG-Listung von Desinfektionsmitteln Es gibt ein ständig wachsende Zahl von Berichten über Desinfektionsmittel- Resistenzen, auch mit co-induction von Antibiotika-Resistenzen Seite 20

21 Biozid-Zulassung gemäß Biozidprodukte-VO (EU) Nr. 528/2012) 2-stufiges Verfahren Notifizierung und Bewertung von Wirkstoffen ECHA, BAuA für Humanmedizin, Tierhaltungsbereich, Lebensmittelbereich, Häuslicher Bereich Zulassung von Biozid-Produkten für klassische Desinfektionsmittel etabliert, für in situ-produkte noch unklar noch nicht mgl. für Verfahren z.b. Aerosoldesinfektion sehr langwieriges Verfahren, enorme Kosten nur für wirtschaftlich interessante Wirkstoffe mit Planungssicherheit Verlust einiger Wirkstoffe Wirkstoffverfahren nur für Firmenkonsortien zu bewältigen Monopolisierung und Kostensteigerung Seite 21

22 DVG - Listung auf Basis von EN-Prüfnormen, wenn etabliert Tierhaltung Bakterizidie, Levoruzidie, Fungizidie Lebensmittelbereich Bakterizidie, Levoruzidie, Fungizidie Fleischbereich (gering belastet), Milchbereich, Großküche spezifische DVG-Prüfnormen (noch) für: Tierhaltungsbereich: Viruzidie, Parasitenwirksamkeit (Kokzidien, Spulwürmer), Tuberkulozidie Lebensmittelbereich: Viruzidie; Fleischbreich (belastet) Seite 22

23 DVG - Listung Unterschiede zu den reinen EN-Prüfnormen Unabhängigkeit: Begutachtung durch unabhängige Fachgutachter Wiederholbarkeit: Versuchswiederholungen, zwei Gutachter (Eckwertprüfung) Prüfung auf Validität: gründliche Prüfung der GA durch DVG-Ausschuss Praxisrelevanz: z.b. Viruzidie (Keimträgertest), belasteter Fleischbereich, MHK (Biozidresistenzen) Listung von Desinfektionsverfahren: keine EN-Prüfmethodik etabliert je nach Fragestellung durch ein individuell durch den DVG-Ausschuss festgelegtes Prüfprozedere für chemische und physikalische Verfahren erstes Verfahren DVG-gelistet Seite 23

24 DVG Listung, Aussagekraft Nur Einsatz geprüfter/gelisteter Desinfektionsmittel (DVG, siehe Desinfektions-RL des BMEL) mit den vorgeschriebenen/ gelisteten Konzentrationen und Einwirkzeiten!!! EN-Prüfnormen ( IHO-Liste ) Mittel ist prinzipiell wirksam (keine Anwendungsempfehlung) DVG-Prüfrichtlinien ( DVG-Liste ) Mittel ist unter den Bedingungen der Nutztierhaltung wirksam (= Anwendungsempfehlung) und auch gegen verschiedene Erregergruppen Testbedingungen: geringe und hohe organische Belastung (Verschmutzung) auf glatten (Edelstahl-) und rauhen (Holz-) Flächen Seite 24

25 DVG - Listen Lebensmittelbereich Mit derzeit 42 gelisteten Produkten & 1 gelistetem Verfahren Seite 25

26 DVG - Listen Tierhaltungsbereich Mit derzeit 87 gelisteten Produkten Seite 26

27 DVG - Listen Bereich Tierärztliche Praxis und Tierheime Mit derzeit 6 gelisteten Produkten Seite 27

28 Neue Ausschuss-Homepage

29 Desinfektion in der Lebensmittelkette Biozid-Resistenzen? Seite 29

30 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Intrinsische Resistenz: natürliche, chromosomal codierte Resistenz (Unempfindlichkeit/Tenazität) determiniert das prinzipelle Wirkungsspektrum eines Desinfektionsmittels Spezialform: Phänotypische Resistenz z.b. in Biofilmen Erworbene (extrinsische) Resistenz: durch Mutation (chromosomal) durch Aufnahme mobiler genetischer Elemente (= horizontaler Gentransfer) sehr leicht übertragbar (Plasmide) oft gemeinsam mit Antibiotika- und Metall-Resistenzen Mögliche wechselseitige Co-Selektion Seite 30

31 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Co-Selektion bei Vorliegen von Mehrfachresistenzen gegen Mikrobiozide Resistenz/Co-Selektion: Penicilline, Cephalosporine, Streptomycin/Spektinomycin, Sulphonamide, Carpapeneme, (QAVs) Co-Selektion möglich durch Desinfektionsmittel, Schwermetalle, (Herbizide) Seite 31

32 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Wirkprinzip vs. Desinfektionsmittelresistenz: Wirkmechanismus Stoffgruppe Besonderheiten Chemische Reaktion / kovalente Bindung Oxidation/Oxidierung, insb. von thiolhaltigen Proteinen und Enzymen Alkylierungsreaktionen von Amino-, Imino-, Amid-, Carboxyl- und Thiolgruppen Zerstörung von Zytoplasmamembranen und Denaturierung von Proteinen und DNA Hypochlorite, O 2 -Abspalter Aldehyde (Glutaraldehyd, Formaldehyd) Laugen, Org. Säuren Weitgehend Konzentrationsunabhängig Ionische Interaktion/Bindung Elektrostatische Interaktion mit Phospholipiden der Zellmembran Physikalische Interaktion Trennung/Auflösung der Phospholipiddoppelschicht QAVs, Chlorhexidin, Biguanide Alkohole, Phenole, Tenside Stark Konzentrationsabhängig Seite 32

33 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Antibiotika- vs. Desinfektionsmittelresistenz: Antibiotika haben meist nur eine spez. Targetstruktur einzelne Mutation kann bereits Resistenz hervorrufen (z.b. PbP2b bei MRSA) hohe Wahrscheinlichkeit einer Resistenzinduktion Co-Induktion von Desinfektionsmittelresistenzen unwahrscheinlich/selten Desinfektionsmittel haben meist mehrere Targetstrukturen mehrere Mutationen für Resistenzbildung erforderlich (Mehrschrittresistenz) geringere Wahrscheinlichkeit einer Resistenzinduktion Co-Induktion von Antibiotikaresistenzen häufig Seite 33

34 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Resistenzen bei folgenden Stoffklassen: QAV, insbesondere Benzalkoniumchlorid Inaktivierung/down-Regulation von Porinen, Überexpression von Effluxpumpen Häufige Co-Induktion von Antibiotikaresistenzen Chlorhexidin Inaktivierung/Modifikation von Porinen, Überexpression von Effluxpumpen Co-Induktion von Desinfektionsmittelresistenzen selten auch Aldehyde und Sauerstoffabspalter Formaldehyd Formaldehyddehydrogenase Sauerstoffabspalter Proteine mit antioxidativer Wirkung plus Endonuklease IV zur Resparatur radikalinduzierter DNA-Schäden Seite 34

35 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Was bedeutet das praktisch? Braoudaki et al. (2004): J Clin Microb, 42, Seite 35

36 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Toleranzinduktion gegen Peressigsäure E. faecium DSM 2918 E. faecium B1 E. coli DSM 682 E. coli B1 E. coli (ESBL+) 09E915 E. coli (ESBL+) B1 originäre MHK MHK nach subinhibitorischen Desinfektionsmittelkonzentrat. MHK nach Stabilitätspassagen 0,1% 0,25% 0,25% 0,1% 0,1% 0,1% 0,25% 0,25% 0,1% 0,1% 0,1% 0,25% 0,1% 0,1% - 0,1% 0,25% 0,25% 0,1% 0,1% 0,1% 0,1% 0,25% - 0,1% 0,1% 0,25% 0,25% 0,1% 0,1% Tabelle 1: ausgewählte Testkeime im Verlauf der Passagen mit Peressigsäure MHK-Erhöhungen insgesamt: Enterococcus spp. 20/20 E. coli 14/20 E. coli (ESBL) 8/20 Seite 36

37 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Kreuzresistenzen zu Antibiotika? Triclosan Beta-Laktame, Chloramphenicol, Tetracykline, Fluorochinolone, Imipenem QAV, insbesondere Benzalkoniumchlorid Beta-Laktame, Chloramphenicol, Tetracyclin, Imipenem Chlorhexidin Beta-Laktame, Polymyxin B, Gentamycin, Fluorochinolone Seite 37

38 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Kreuzresistenzen zu Antibiotika Buffet et al. (2012): Veterinary Microbiology Seite 38

39 Zusammenfassung Biozid-Resistenzen Insbesondere Quaternäre Amoniumverbindungen, Chlorhexidin und Triclosan sind Desinfektionsmittel für erhöhter Resistenzbildung: Eingeschränktes Wirkungspektrum Teils Co-Induktion von Antibiotikaresistenzen Problem: mehr als 2/3 der Desinfektionsmittel im Lebensmittelbereich sind QAVs Alternativen?: Chlor- und Sauerstoffabspalter, EtOH, Säuren Frage: Anteil an der AB-Resistenzproblematik in KH und der Tierhaltung? Seite 39

40 Zusammenfassung Biozid-Resistenzen Gegen jedes Biozid, also auch Desinfektionsmittel kann es zu einer Resistenzbildung kommen! immer richtige Einwirkzeit und Konzentration des Desinfektionsmittels beachten Anwendungsinformationen/-empfehlungen müssen valide sein Unsachgemäßer Einsatz kann, ein sich ausbreitendes Resistenzproblem (auch hinsichtlich Antibiotikaresistenzen) verursachen. Wirkungsspektrum, Konzentration, Einwirkzeit, Anwendungstemperatur Insbesondere Quaternäre Amoniumverbindungen, Chlorhexidin und Triclosan sind Desinfektionsmittel für erhöhter Resistenzbildung: Teils Co-Induktion von Antibiotikaresistenzen Problem: mehr als 2/3 der Desinfektionsmittel im Lebensmittelbereich sind QAVs Alternativen?: Chlor- und Sauerstoffabspalter, EtOH, Säuren Frage: Anteil an der AB-Resistenzproblematik in KH und der Tierhaltung? Seite 40

41 Stallhygiene und Desinfektion Wie ist die Praxis? Seite 41

42 Bedeutung von Reinigung und Desinfektion - Beispiel La-MRSA Beprobungszeitpunkt Einstallen i. d. Abferkelstall max. 48 h vor der Geburt max. 24 h nach Geburt beim Absetzen Ende Deckzentrum Ende Flatdeck Umgebung Abferkelstall Umgebung Flatdeck Sockentupfer - n.u Nase Vaginal Ferkel Sau 1 Ferkel Ferkel Nase Vaginal Ferkel Sau 2 Ferkel Ferkel Nase Vaginal Ferkel Sau 3 Ferkel Ferkel Nase Vaginal Ferkel Sau 4 Sucheber - Ferkel Ferkel EH-Teilprojekt von T. Blaha et al., TiHo Hannover, 2012

43 Bedeutung von Reinigung und Desinfektion - Beispiel La-MRSA Beprobungszeitpunkt Einstallen i. d. Abferkelstall max. 48 h vor der Geburt max. 24 h nach der Geburt beim Absetzen Ende Deckzentrum Ende Flatdeck Umgebung Abferkelstall Umgebung Flatdeck Sockentupfer - n.u Sau 1 Nase Vaginal Ferkel Ferkel Ferkel Sau 2 Nase Vaginal Ferkel Ferkel Ferkel Sau 3 Nase Vaginal Ferkel Ferkel Ferkel Sau 4 Nase Vaginal Ferkel Ferkel Ferkel Sucheber - + = positiv n.u.= nicht untersucht - = negativ EH-Teilprojekt von T. Blaha et al., TiHo Hannover, 2012

44 Bedeutung von Reinigung und Desinfektion - Beispiel CPE Schweinebestand; 10 Ställe, eine davon beprobt; Jahr 2011 Insgesamt ca. 1/3 aller Proben VIM1-positiv Nachweis auch in Vektoren: Mäuse, Fliegen Resistenz/Co-Selektion: Penicilline, Cephalosporine, Streptomycin/Spektinomycin, Sulphonamide, Carpapeneme, Seite 44

45 Bedeutung von Reinigung und Desinfektion - Beispiel CPE Schweinebestand; 10 Ställe, alle davon beprobt; Jahr mal 50 Einzelkotproben (n=500) 10 x 2 Sockentupfer Je eine Sammelstaubprobe Im gesamten Bestand keine CPE mehr nachweisbar Seite 45

46 Danke für die Aufmerksamkeit Zentrum für Infektionsmedizin (RvO) mit dem Robert von Ostertag Künftiges Tiermedizinisches Zentrum für Resistenzforschung (TZR, Forschungsbau nach Art. 91b GG) der FU Berlin; Skizze: Gerber Architekten 6 Seite 46