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Chemie | Biochemie | Medizin
Kanies Sivakumar, 2002 | Haldenstein, GR
Ziel dieser Arbeit war es, Antibiotikaresistenzgene bei Schülerinnen und Schülern und auf dem Mobiliar der Bündner Kantonsschule sowie im Abwasser der ARA Chur mittels PCR nachzuweisen. Dafür wurde DNA aus zwei Abwasserproben, 50 Mundschleimextrakten von Schülerinnen und Schülern und aus Abstrichen von 13 Tischoberflächen, neun Türfallen und zwei Wasserhähnen isoliert. Die Mund- und Mobiliarproben wurden mithilfe der PCR-Methode auf folgende Resistenzgene getestet: sul1 (Sulfonamid), sul2 (Sulfonamid), blaTEM (Ampicillin), blaKPC (Carbapenem) und CLR-5 (Colistin). In dieser Untersuchung konnte bei allen 50 Mund- und 13 Mobiliarproben bakterielle DNA nachgewiesen werden. 14 Mund- und neun Mobiliarproben und beide Abwasserproben wurden positiv auf sul2 getestet. Acht Mundproben waren zusätzlich positiv auf blaTEM.
Fragestellung
Als bekannt wurde, dass man schon Antibiotika-resistente Bakterien im Caumasee, unweit von meinem Wohnort, nachweisen konnte, stellte sich mir die Frage, ob resistente Bakterien auch im alltäglichen Leben vorzufinden sind. Aus diesem Grund wurde die Bündner Kantonsschule als Untersuchungsort ausgewählt, wo sich täglich hunderte Personen treffen. (I) Tragen die Schülerinnen und Schüler der Bündner Kantonsschule antibiotikaresistente Bakterien auf sich, und hinterlassen sie diese auf Tischen sowie Tür- und Wasserhahngriffen? (II) Kann man antibiotikaresistente Gene in der ARA Chur nachweisen?
Methodik
Probenahme: Mundproben von Schülerinnen und Schülern wurden mittels einer NaCl-Mundspülung gesammelt. Oberflächenproben von den Tischen, Türfallen und von den Wasserhähnen wurden mittels Tupferverfahren genommen. Je ein Milliliter Abwasserprobe wurde vom Belebtschlamm- und Vorfluterbecken der Kläranlage Chur entnommen. DNA-Isolierung: Bakterielle DNA wurde mittels eines enzymatischen Lyseverfahrens aus den Proben isoliert und ohne weitere Aufreinigung verwendet. Als Qualitätskontrolle wurde mittels PCR das Gen für die 16S rRNA amplifiziert. Nachweis der Resistenzgene: Spezifische Primerkombinationen wurden zum Nachweis der Antibiotikaresistenzgene mit der PCR verwendet. Mithilfe einer Agarose-Gelelektrophorese erfolgte die Visualisierung der Resultate.
Ergebnisse
Bei allen 50 Mundproben und bei 13 der 25 Mobiliarproben konnte bakterielle DNA nachgewiesen werden. Bei insgesamt 14 Mund- und neun Mobiliarproben wurde positiv auf sul2 getestet. In acht Mundproben waren blaTEM positiv. Bei vier Schülerinnen und Schülern fielen beide Tests positiv aus. Zusätzlich wurden beide Proben der Kläranlage positiv auf sul2 getestet. Resistenzgene von Colistin (CLR-5) und Carbapenem (blaKPC) konnten nicht nachgewiesen werden.
Diskussion
Mit dieser Arbeit konnten erstmals zwei unterschiedliche Antibiotikaresistenzgene bei den Schülerinnen und Schülern der Bündner Kantonsschule nachgewiesen werden. Der relativ häufiger Nachweis von sul2 sowohl in den Mundproben als auch in der Kläranlage stimmt mit Angaben aus der Literatur überein. Da auch sul2 auf den Oberflächen in der Schule nachgewiesen konnte, wäre hier eine direkte Übertragung zwischen den Schülern und Schülerinnen möglich. Für das nachgewiesene blaTEM-Gen könnte ein Zusammenhang mit Fleischkonsum oder der Verwendung in der Antibiotika-Therapie bestehen. Der Nachweis von CLR-5 und blaKPC war nicht erfolgreich, unter anderem standen auch keine geeigneten Positivkontrollen zur Verfügung. Gründe dafür könnten ein ungeeignetes PCR-Protokoll, die tatsächliche Absenz dieser Gene in den Proben oder Hemmstoffe, die den PCR-Prozess gestört haben, sein. Die Frage, woher die Resistenzgene ursprünglich stammen und wie genau sie übertragen werden, konnte mit dieser Arbeit nicht ausreichend geklärt werden. Ein mögliches Szenario wäre eine Verbreitung via Kläranlage in die Umwelt und schliesslich zurück zum Menschen. Bei einer Fortsetzung dieser Arbeit könnten weitere Resistenzgene untersucht werden. Dabei sollte auf eine höhere Reinheit der isolierten DNA geachtet werden. Zusätzlich wäre eine gezielte Isolierung und Charakterisierung resistenter Bakterien ein möglicher Ansatz. Um die Ausbreitung von Resistenzgenen zu reduzieren, wäre ein verantwortungsvoller Umgang mit Antibiotika von allen Anwendern und Anwenderinnen wünschenswert.
Schlussfolgerungen
Diese Arbeit liefert den Nachweis von Antibiotikaresistenzgenen bei nahezu einem Drittel der untersuchten Schülerinnen und Schüler der Bündner Kantonsschule. Das Vorkommen von Antibiotikaresistenzgenen auf Tischen und Türgriffen zeigt, dass hier ein Risiko einer Übertragung resistenter Bakterien durch direkte oder indirekte Kontaktübertragung von Person zu Person besteht. Zudem war der Nachweis von sul2 in der ARA Chur möglich.
Würdigung durch den Experten
Dr. Gottfried Dasen
Dies Arbeit befasst sich mit der Problematik der Verbreitung von Antibiotikaresistenzgenen in der Umwelt und bei Menschen. Die Arbeit wurde wissenschaftlich korrekt durchgeführt und dokumentiert. Eines der untersuchten Gene, sul2 – verantwortlich für die Resistenz gegenüber Sulfonamiden – konnte sowohl in der Mundflora von Schülern, auf dem Mobiliar der Schule und in Proben aus der entsprechenden Abwasserreinigungsanlage detektiert werden. Dies lässt darauf schliessen, dass Resistenzgene oder ihre Träger – resistente Bakterien – offenbar zwischen Menschen und der Umwelt ausgetauscht werden.
Prädikat:
gut
Bündner Kantonsschule, Chur
Lehrer: Dr. Adrian Puntschart