Dokument: Ways of transmission of antibiotic resistant organisms in the environment and households

Titel:	Ways of transmission of antibiotic resistant organisms in the environment and households
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=55733
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20210318-143207-6
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Schages, Laura [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 1,90 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 15.03.2021 / geändert 15.03.2021
Beitragende:	Prof. Dr Bockmühl, Dirk [Gutachter] Prof. Dr. Kalscheuer, Rainer [Gutachter] Prof. Dr. Proksch, Peter [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	The prevalence of antibiotic resistance genes (ARGs) and antibiotic resistant bacteria in the environment is steadily increasing, notably driven by the selective pressure induced by the extensive use of antibiotics in human and veterinary settings. Hence, this thesis aimed to possibly identify transfer routes by analysing the abundance of ARGs and antibiotic resistant bacteria in different environments and comparing their bacterial composition and resistomes. Moreover, elucidating the role of the domestic area and possible hotspots of antibiotic resistance in households was targeted. The first part of this thesis focussed on the occurrence of β-lactamase, mobile colistin resistance and class 1 integron-integrase genes over a one-year-period in a wastewater treatment plant (WWTP). The negative correlation of the ARG abundance and temperature in wastewater and significant differences of the ARG level during warmer and colder seasons indicated a seasonal variation of ARGs. Although wastewater treatment reduced the ARG level and antibiotic resistant bacteria, resistance gene harbouring strains were still isolated from the final effluent. In the second part of the thesis, the abundance of the same genes as well as the prevalence of antibiotic resistant bacteria was assessed in shower drains, washing machines and dishwashers of private households. Additionally, the effect of laundering and automated dishwashing on antibiotic resistant strains was investigated. A significantly higher relative ARG abundance was observed in shower drains and phenotypic resistance of bacterial isolates correlated positively with genotypic resistance. Antibiotic resistant strains were significantly reduced during automated dishwashing as well as laundering tests and did not differ from susceptible strains. In the last part, the metagenomes of agricultural soil, wastewater treatment plant and household samples in the same geographical region were compared. The level of ARGs and mobile genetic elements was significantly lower in soils compared to WWTP and household samples with the highest level in wastewater. Both bacterial communities and resistomes were distinct for each environment revealing no correlation and only few overlaps of ARGs. This thesis shows that ARGs might be transferred via domestic wastewater from households to WWTPs and subsequently could be released in the natural environment via the effluent. However, antibiotic resistances predominantly develop in each environment as caused by distinct environmental conditions, while a transfer between them is less likely. Thus, it might be more important to focus on the implementation of prevention measures in each individual environment than on the detection of the possible transfer of ARGs. Die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzgenen (ARGs) und antibiotikaresistenten Bakterien in der Umwelt nimmt stetig zu, maßgeblich verursacht durch den Selektionsdruck ausgehend von dem intensiven Einsatz von Antibiotika in Human- und Veterinärmedizin. Daher war das Ziel dieser Arbeit potentielle Transferrouten zu identifizieren, indem das Auftreten von ARGs und resistenten Bakterienstämmen in verschiedenen Habitaten analysiert und deren bakterielle Gemeinschaft und Resistom verglichen wurden. Zudem wurden die Rolle des häuslichen Umfelds und mögliche Hotspots von Antibiotikaresistenzen im Haushalt bestimmt. Der erste Teil dieser Arbeit konzentrierte sich auf das Auftreten von β-Laktamase, mobilen Colistin-Resistenz und Klasse 1-Integron-Integrase Genen über einen einjährigen Zeitraum in einer Kläranlage. Die Korrelation der ARG-Häufigkeit und Abwasser-Temperatur sowie signifikante Unterschiede des ARG-Levels während wärmeren und kälteren Jahreszeiten deuteten auf einen saisonalen Effekt hin. Obwohl die Abwasserbehandlung die Menge von ARGs und antibiotikaresistenten Bakterien verringerte, wurden Bakterien mit diesen Genen aus dem gereinigten Abwasser isoliert. Im zweiten Teil wurde das Auftreten der gleichen Resistenzgene und antibiotikaresistenter Bakterien in Duschabflüssen, Waschmaschinen und Geschirrspülern aus Haushalten untersucht. Zusätzlich wurde der Einfluss des Waschprozesses und maschinellen Geschirrspülens auf antibiotikaresistente Bakterienstämme untersucht. Es zeigte sich eine signifikant höhere relative ARG-Häufigkeit in Duschabflüssen sowie eine Korrelation von phänotypischer und genotypischer Resistenz. Maschinelles Geschirrspülen und Waschen resultierte in signifikanten Reduktionen der antibiotikaresistenten Teststämme, die keine höhere Widerstandsfähigkeit als nicht resistente Bakterien aufwiesen. Im letzten Teil wurden die Metagenome von Boden-, Kläranlagen- und Haushaltsproben aus der gleichen Region verglichen. Im Vergleich zu Kläranlagen- und Haushaltsproben war die Anzahl von ARGs und mobilen genetischen Elementen in Böden signifikant geringer während die höchsten Werte im Abwasser nachgewiesen wurden. Sowohl die bakterielle Gemeinschaft als auch das Resistom waren für jedes Habitat spezifisch und es wurden nur wenige Gemeinsamkeiten deutlich. Diese Arbeit zeigt, dass ARGs über häusliche Abwässer in Kläranlagen gelangen und anschließend mit dem gereinigten Abwasser in die Umwelt freigesetzt werden könnten. Dennoch scheinen sich Resistenzen vorwiegend in jedem Habitat als Folge unterschiedlicher Umweltbedingungen zu entwickeln, während ein Transfer zwischen ihnen weniger wahrscheinlich ist. Daher könnte die Einführung von Präventionsmaßnahmen in jedem einzelnen Habitat von größerer Bedeutung sein als der Nachweis von möglichen Transfers von ARGs.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Pharmazie » Pharmazeutische Biologie und Biotechnologie
Dokument erstellt am:	18.03.2021
Dateien geändert am:	18.03.2021
Promotionsantrag am:	10.12.2020
Datum der Promotion:	05.03.2021