Prävalenz und Quantifizierung ESBL/AmpC-produzierender Enterobacteriaceae bei Masthähnchen während des Schlachtprozesses

- Prevalence and quantification of ESBL/AmpC-producing Enterobacteriaceae in broiler chicken during slaughter -
The aim of this study was to determine the prevalence as well as quantitative load of ESBL/AmpC-producing Enterobacteriaceae in different sample matrices (caecum, skin, filet) of seven broiler chicken flocks during slaughter. In addition, environmental samples were taken during slaughter of the respective flocks to gain insights into possible sources of cross contamination with ESBL/AmpC-producing Enterobacteriaceae as well as their possible transmission routes.
ESBL/AmpC-producing Enterobacteriaceae were detected during slaughter of all seven investigated flocks. On average, 47 % (83/175) of caecum, 55 % (96/175) of skin, 28 % (49/175) of filet and 28 % (25/89) of environmental samples harboured ESBL/AmpC-producing Enterobacteriaceae. Prevalence varied widely between the flocks as well as between the different sample matrices. However environmental samples of all flocks harboured ESBL/AmpC-producing Enterobacteriaceae.
In about half of the caecum and skin samples as well as 85 % (17/20) of the filet samples, the number of cefotaxime resistant Enterobacteriaceae was below quantification limit. The median of cefotaxime resistant Enterobacteriaceae was, depending on sample matrix, 1-4 log units below the median of total Enterobacteriaceae. There was no correlation between the number of total and the number of cefotaxime resistant Enterobacteriaceae in all caecum samples. The median of cefotaxime resistant Enterobacteriaceae was 2.5 x 103 cfu/g in caecum, 1.5 x 103 cfu/g in skin and 1.5 x 102 cfu/g in filet samples.
Using real-time PCR, in 82 % (629/767) of the cefotaxime resistant Enterobacteriaceae at least one of the investigated beta-lactamase genes blaCTX-M, blaSHV, blaTEM, blaAmpC-CIT was detected. Prevalence again varied widely between the flocks. In flock 1, 3 and 4 blaAmpC-CIT was, with up to 92 %, the predominant gene, while in flock 5 (84 %) and 6 (42 %) blaSHV was most prevalent. For more than half of the cefotaxime resistant isolates of flock 7 none of the investigated genes could be detected. In this flock, isolates encoding blaCTX-M genes (32 %) were predominant.
The respective resistance genes of 322 isolates were further sequenced. The predominant bla gene was blaCMY-2 (48 %), followed by blaSHV-12 (23 %). A contamination from the broiler chicken to the slaughterhouse environment and vice versa seems probable as partially isolates belonging to the same species and phylogroup and encoding the same resistance genes could be detected in all matrices during slaughter of the respective flock as well as in the environment.
 
Ziel dieser Arbeit war es, die Prävalenz sowie die quantitative Belastung verschiedener Probenmatrizes (Caecum, Haut, Filet) von sieben Masthähnchenherden während der Schlachtung mit ESBL/AmpC-produzierenden Enterobacteriaceae zu erfassen. Zudem wurde die Umgebung während der Schlachtung der jeweiligen Herde beprobt, um Hinweise auf mögliche Quellen für Kontaminationen bzw. Kreuzkontaminationen mit ESBL/AmpC-produzierenden Enterobacteriaceae sowie deren mögliche Übertragungswege zu erhalten.
Während der Schlachtung aller sieben Herden konnten ESBL/AmpC-produzierende Enterobacteriaceae nachgewiesen werden. Durchschnittlich wiesen 47 % (83/175) der Caecum-, 55 % (96/175) der Haut-, 28 % (49/175) der Filet- und 28 % (25/89) der Umgebungsproben ESBL/AmpC-produzierende Enterobacteriaceae auf. Die Prävalenz ESBL/AmpC-produzierender Enterobacteriaceae variierte stark zwischen den einzelnen Herden und den verschiedenen Probenmatrizes. In der Umgebung konnten allerdings während der Schlachtung aller Herden ESBL/AmpC-produzierende Enterobacteriaceae nachgewiesen werden.
Bei der quantitativen Untersuchung lagen bei ca. der Hälfte der Caecum- und Haut- sowie bei 85 % der Filetproben die Keimzahlen der Cefotaxim-resistenten Enterobacteriaceae unter der quantitativen Nachweisgrenze. Der Median der Cefotaxim-resistenten Enterobacteriaceae lag, je nach Probenmatrix, 1-4 Logstufen unter dem Median der Gesamt-Enterobacteriaceae. Jedoch ergab sich keine Korrelation zwischen der Keimzahl der Gesamt- und der Keimzahl der Cefotaxim-resistenten Enterobacteriaceae der Caecumproben. Die Keimzahl der Cefotaxim-resistenten Enterobacteriaceae lag im Median bei 2,5 x 103 KbE/g (Caecum), 1,5 x 103 KbE/g (Haut) und 1,5 x 102 KbE/g (Filet).
Mittels qPCR konnte bei 82 % (629/767) der Cefotaxim-resistenten Enterobacteriaceae mindestens eines der untersuchten blaESBL/AmpC-Gene blaCTX-M, blaSHV, blaTEM, blaAmpC-CIT nachgewiesen werden. Erneut zeigten sich Unterschiede zwischen den Herden. So wurde in den Herden 1, 3 und 4 blaAmpC-CIT mit 61 % bis 92 % am häufigsten nachgewiesen, während in den Herden 5 und 6 blaSHV mit 84 % bzw. 42 % dominierte. In Herde 7 konnte für mehr als die Hälfte der Cefotaxim-resistenten Isolate keines der untersuchten bla-Gene detektiert werden. In dieser Herde wurden Gene vom blaCTX-M-Typ mit 32 % am häufigsten nachgewiesen.
Bei 322 Isolaten wurden die bla-Gene sequenziert. blaCMY-2 war mit 48 %, gefolgt von blaSHV-12 mit 23 %, die häufigste Gen-Variante. Es konnten teilweise Isolate derselben Spezies, derselben Phylogruppe sowie mit demselben Resistenzgen in allen Probenmatrizes einer Herde sowie in der Umgebung detektiert werden. Dies deutet auf einen horizontalen Eintrag der Stämme über die Masthähnchen in den Schlachthof sowie umgekehrt auf eine Kontamination der Masthähnchen während des Schlachtprozesses durch Stämme aus der Umgebung.