Usage of Antimicrobials on 60 Dairy Farms in Northern Germany and Characterization of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and Extended Spectrum Beta-Lactamases Producing Escherichia coli (ESBLs-producing E. coli) Isolated from Bulk Tank Milk Samples

Beschreibung

Einsatz von Antibiotika in 60 Milchrinderbetrieben in Norddeutschland und Charakterisierung von Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) und Extended-Spectrum Beta-Lactamase produzierenden Escherichia coli (ESBLproduzierende E. coli) Das Ziel der Studie war, Informationen über den Einsatz von Antibiotika in deutschen Milchkuhherden zu sammeln. Zudem sollte auf das Vorkommen von MRSA und ESBL-produzierenden E. coli in Tankmilchproben untersucht werden. Fragebögen wurden unter den Herdenmanagern von 60 norddeutschen Betrieben (Herdengröße von 25 bis 3000 Tiere) verteilt, die auf freiwilliger Basis an den Untersuchungen teilnahmen. Tankmilchproben wurden in den Betrieben einmalig entnommen und auf das Vorkommen on MRSA und ESBL-produzierenden E. coli untersucht. Zusätzlich wurden MRSA-Isolate aus Milch aus der Stammsammlung des Nationalen Referenzlabors für koagulase-positive Staphylokokken (inklusive S. aureus) (NRL Staph) mittels Multiplex PCR, Sccmec- Typisierung, spa-Typisierung und einem DNA-Microarray analysiert. Die Herdenmanager benannten Lahmheiten, Metritiden und Mastitiden als häufigste Krankheitsprobleme der Kühe ihrer Betriebe. Neonataler Kälberdurchfall und der Kälbergrippekomplex (BRD) wurden als Hauptprobleme bei Kälbern angegeben. Beta- Lactame, Tetrazykline, Makrolide, Sulfonamide, Fluoroquinolone, Aminoglykoside, Phenikole und Polypeptide waren die für erkrankte Tiere eingesetzten Antibiotikaklassen auf den Betrieben. Ein Cephalosporin der dritten Generation – Ceftiofur –, das zur Behandlung der Unterfußphlegmone (Panaritium) zugelassen ist, war das zur Behandlung von Lahmheiten der Kühe meist genutzte Antibiotikum. Amoxicillin, Tetrazykline und Ceftiofur wurden bevorzugt zur Behandlung von Metritiden eingesetzt. BRD bei Kälbern wurde zumeist mit Florfenicol or Makroliden behandelt, während Fluoroquinolone die Mittel der Wahl bei Durchfallkälbern waren. Nach Angaben der Herdenmanager wurden monatlich im Durchschnitt 2.5% der Kühe aufgrund einer klinischen Mastitis behandelt. In solchen Fällen wurden routinemässig Milchproben zur bakteriologischen Untersuchung eingeschickt, seltener Proben von Kühen mit erhöhten somatischen Zellzahlen. Für die Behandlung von Mastitiden wurden Cefquinom, Penizillin und die Kombinationen Cefalexin+Kanamycin und Ampicillin+Cloxacillin als häufigste genutzte Antibiotika angegeben. Die meisten der untersuchten Betriebe (85% der Betriebe) wenden Routineverfahren zum Trockenstellen an. Dies beeinhaltet eine intramammäre Applikation von Antibiotika. Cloxacillin und Cefquinom und die Kombination von Penethamathydrojodid + Benethamin- Penizillin + Framycetinsulfat wurden am häufigsten zum Trockenstellen eingesetzt. Insgesamt wurden 36 MRSA-Isolate aus Kuhmilch charakterisiert. Fünf Isolate wurden dabei aus Tankmilchproben, die während der Betriebsbesichtigungen genommen wurden, gewonnen. 31 Isolate stammten aus der Stammsammlung des NRL Staph. Die Zuordnung der Isolate zu MRSA wurde Mithilfe einer Multiplex PCR und DNAMicroarrayanalysen verifiziert. Zwei verschiedene spa-Typen konnten ermittelt werden: t011 (22 Isolate) und t034 (14 Isolate). Dabei konnten 33 Stämme dem SCCmec Typ V, 2 Stämme dem SCCmec Typ III und nur ein Stamm dem SCCmec Typ IVa zugeordnet werden. Alle MRSA-Stämme zeigten im Phänotyp Resistenzen gegenüber Oxacillin und Tetrazyklinen. Kein Stamm zeigte Resistenzen gegenüber Mupirocin, Vancomycin oder Linezolid. Insgesamt wurden 16 Resistenzmuster detektiert. Das häufigste Resistenzmuster war TET-OXA. Mehrfachresistenzen (multidrug resistance-MDR) gegenüber drei bis sieben Antibiotika konnten in 72,2% der Isolate nachgewiesen werden. Das häufigste Mehrfachresistenzmuster war dabei TET-ERY-CLI-OXA-QUI/DAL. Alle MRSA-Stämme trugen mehr als ein Antibiotikaresistenzgen. 18 verschiedene Antibiotikaresistenz-Genmuster wurden identifiziert. Die häufigsten Antibiotikaresistenz- Genmuster waren mecA-blaZ-blaI-blaR-tetM-tetEfflux-tetK und mecA-blaZ-blaI-blaRtetM- tetEfflux-ermA. Alle 36 MRSA trugen die Gene mecA, tetM und tetEfflux, jedoch konnten keine vanA, vanB, vanZ (Vancomycin), msrA, mefA, mpbBM (Macrolide), linA, cfr (Lincosamide), vatA, vatB, vga, vgb (Streptogramin), aphA (Aminoglycoside), dfrA (Trimethoprim) und cat (Chloramphenicol) nachgewiesen werden. In der vorgelegten Studie konnten in keinem Stamm Enterotoxin-Gene bzw. Gene, die toxische-Schock-Syndrom-Toxine (tst1, tst-RF122), Panton-Valentin Leukozidin (PVL), Leukozidine (lukM/lukF-P83, lukD, lukE, lukY-var2), und Hämolysin Beta (hlb) kodieren, nachgewiesen werden. Alle Stämmen trugen lukX und lukY-var1 (Leukozidine/haemolysin toxin family protein), hla (Hämolysin Alpha), un-truncated hlb (Hämolysin Beta), hld (Hämolysin Delta) und lukF, lukS, hlgA (Hämolysin Gamma). ESBL-produzierende E. coli wurden in Tankmilchproben von 30% der Betriebe nachgewiesen. Der Nachweis von ESBL-produzierenden E. coli ging mit dem Auftreten von Metritis und Dystokie in den entsprechenden Betrieben einher. Der Einsatz von Antibiotika nach Schwergeburten sowie die Behandlung von Kälbern mit Nabelinfektionen und Arthritis konnten mit dem Auftreten von ESBL-produzierenden E. coli in Tankmilch assoziiert werden. Alle ESBL-produzierenden E. coli waren resistent gegenüber Ampicillin, Cephalothin, Ticarcillin, Piperacillin, Ceftiofur und Cefpodoxim. Kein Stamm zeigte Resistenzen gegenüber Florfenicol, Spectinomycin, Amoxicillin + Clavulansäure, Ceftazidim und Cefoxitin. Zusammengefasst zeigen die Daten der Fragebögen, dass Fluorchinolone, Oxacillin, Cloxacillin und Cephalosporine der 3. und 4. Generation zur initialen Behandlung der häufigsten Erkrankungen bei Milchkühen und Kälbern eingesetzt werden. Die Untersuchung von Tankmilch ist ein geeignetes Verfahren zur Überprüfung des Vorkommens von MRSA und ESBL-produzierenden E. coli in Milch. Das Vorkommen von ESBL-produzierenden E. coli in Tankmilch unterstreicht die Notwendigkeit, Milch vor dem Verzehr zu erhitzen.
Einsatz von Antibiotika in 60 Milchrinderbetrieben in Norddeutschland und Charakterisierung von Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) und Extended-Spectrum Beta-Lactamase produzierenden Escherichia coli (ESBLproduzierende E. coli) Das Ziel der Studie war, Informationen über den Einsatz von Antibiotika in deutschen Milchkuhherden zu sammeln. Zudem sollte auf das Vorkommen von MRSA und ESBL-produzierenden E. coli in Tankmilchproben untersucht werden. Fragebögen wurden unter den Herdenmanagern von 60 norddeutschen Betrieben (Herdengröße von 25 bis 3000 Tiere) verteilt, die auf freiwilliger Basis an den Untersuchungen teilnahmen. Tankmilchproben wurden in den Betrieben einmalig entnommen und auf das Vorkommen on MRSA und ESBL-produzierenden E. coli untersucht. Zusätzlich wurden MRSA-Isolate aus Milch aus der Stammsammlung des Nationalen Referenzlabors für koagulase-positive Staphylokokken (inklusive S. aureus) (NRL Staph) mittels Multiplex PCR, Sccmec- Typisierung, spa-Typisierung und einem DNA-Microarray analysiert. Die Herdenmanager benannten Lahmheiten, Metritiden und Mastitiden als häufigste Krankheitsprobleme der Kühe ihrer Betriebe. Neonataler Kälberdurchfall und der Kälbergrippekomplex (BRD) wurden als Hauptprobleme bei Kälbern angegeben. Beta- Lactame, Tetrazykline, Makrolide, Sulfonamide, Fluoroquinolone, Aminoglykoside, Phenikole und Polypeptide waren die für erkrankte Tiere eingesetzten Antibiotikaklassen auf den Betrieben. Ein Cephalosporin der dritten Generation – Ceftiofur –, das zur Behandlung der Unterfußphlegmone (Panaritium) zugelassen ist, war das zur Behandlung von Lahmheiten der Kühe meist genutzte Antibiotikum. Amoxicillin, Tetrazykline und Ceftiofur wurden bevorzugt zur Behandlung von Metritiden eingesetzt. BRD bei Kälbern wurde zumeist mit Florfenicol or Makroliden behandelt, während Fluoroquinolone die Mittel der Wahl bei Durchfallkälbern waren. Nach Angaben der Herdenmanager wurden monatlich im Durchschnitt 2.5% der Kühe aufgrund einer klinischen Mastitis behandelt. In solchen Fällen wurden routinemässig Milchproben zur bakteriologischen Untersuchung eingeschickt, seltener Proben von Kühen mit erhöhten somatischen Zellzahlen. Für die Behandlung von Mastitiden wurden Cefquinom, Penizillin und die Kombinationen Cefalexin+Kanamycin und Ampicillin+Cloxacillin als häufigste genutzte Antibiotika angegeben. Die meisten der untersuchten Betriebe (85% der Betriebe) wenden Routineverfahren zum Trockenstellen an. Dies beeinhaltet eine intramammäre Applikation von Antibiotika. Cloxacillin und Cefquinom und die Kombination von Penethamathydrojodid + Benethamin- Penizillin + Framycetinsulfat wurden am häufigsten zum Trockenstellen eingesetzt. Insgesamt wurden 36 MRSA-Isolate aus Kuhmilch charakterisiert. Fünf Isolate wurden dabei aus Tankmilchproben, die während der Betriebsbesichtigungen genommen wurden, gewonnen. 31 Isolate stammten aus der Stammsammlung des NRL Staph. Die Zuordnung der Isolate zu MRSA wurde Mithilfe einer Multiplex PCR und DNAMicroarrayanalysen verifiziert. Zwei verschiedene spa-Typen konnten ermittelt werden: t011 (22 Isolate) und t034 (14 Isolate). Dabei konnten 33 Stämme dem SCCmec Typ V, 2 Stämme dem SCCmec Typ III und nur ein Stamm dem SCCmec Typ IVa zugeordnet werden. Alle MRSA-Stämme zeigten im Phänotyp Resistenzen gegenüber Oxacillin und Tetrazyklinen. Kein Stamm zeigte Resistenzen gegenüber Mupirocin, Vancomycin oder Linezolid. Insgesamt wurden 16 Resistenzmuster detektiert. Das häufigste Resistenzmuster war TET-OXA. Mehrfachresistenzen (multidrug resistance-MDR) gegenüber drei bis sieben Antibiotika konnten in 72,2% der Isolate nachgewiesen werden. Das häufigste Mehrfachresistenzmuster war dabei TET-ERY-CLI-OXA-QUI/DAL. Alle MRSA-Stämme trugen mehr als ein Antibiotikaresistenzgen. 18 verschiedene Antibiotikaresistenz-Genmuster wurden identifiziert. Die häufigsten Antibiotikaresistenz- Genmuster waren mecA-blaZ-blaI-blaR-tetM-tetEfflux-tetK und mecA-blaZ-blaI-blaRtetM- tetEfflux-ermA. Alle 36 MRSA trugen die Gene mecA, tetM und tetEfflux, jedoch konnten keine vanA, vanB, vanZ (Vancomycin), msrA, mefA, mpbBM (Macrolide), linA, cfr (Lincosamide), vatA, vatB, vga, vgb (Streptogramin), aphA (Aminoglycoside), dfrA (Trimethoprim) und cat (Chloramphenicol) nachgewiesen werden. In der vorgelegten Studie konnten in keinem Stamm Enterotoxin-Gene bzw. Gene, die toxische-Schock-Syndrom-Toxine (tst1, tst-RF122), Panton-Valentin Leukozidin (PVL), Leukozidine (lukM/lukF-P83, lukD, lukE, lukY-var2), und Hämolysin Beta (hlb) kodieren, nachgewiesen werden. Alle Stämmen trugen lukX und lukY-var1 (Leukozidine/haemolysin toxin family protein), hla (Hämolysin Alpha), un-truncated hlb (Hämolysin Beta), hld (Hämolysin Delta) und lukF, lukS, hlgA (Hämolysin Gamma). ESBL-produzierende E. coli wurden in Tankmilchproben von 30% der Betriebe nachgewiesen. Der Nachweis von ESBL-produzierenden E. coli ging mit dem Auftreten von Metritis und Dystokie in den entsprechenden Betrieben einher. Der Einsatz von Antibiotika nach Schwergeburten sowie die Behandlung von Kälbern mit Nabelinfektionen und Arthritis konnten mit dem Auftreten von ESBL-produzierenden E. coli in Tankmilch assoziiert werden. Alle ESBL-produzierenden E. coli waren resistent gegenüber Ampicillin, Cephalothin, Ticarcillin, Piperacillin, Ceftiofur und Cefpodoxim. Kein Stamm zeigte Resistenzen gegenüber Florfenicol, Spectinomycin, Amoxicillin + Clavulansäure, Ceftazidim und Cefoxitin. Zusammengefasst zeigen die Daten der Fragebögen, dass Fluorchinolone, Oxacillin, Cloxacillin und Cephalosporine der 3. und 4. Generation zur initialen Behandlung der häufigsten Erkrankungen bei Milchkühen und Kälbern eingesetzt werden. Die Untersuchung von Tankmilch ist ein geeignetes Verfahren zur Überprüfung des Vorkommens von MRSA und ESBL-produzierenden E. coli in Milch. Das Vorkommen von ESBL-produzierenden E. coli in Tankmilch unterstreicht die Notwendigkeit, Milch vor dem Verzehr zu erhitzen.

Autor*in

Khwanchai Kreausukon

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Escherichia coli Germany dairy cattle drug resistance drug therapy

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