Die Zunahme der Resistenz von Mikroorganismen gegen antimikrobielle Substanzen stellt eine Bedrohung f\u00c3\u00bcr die \u00c3\u00b6ffentliche Gesundheit dar: direkt, durch mikrobiellen Infektionen, die durch Antibiotika nicht mehr behandelbar sind, und indirekt durch die Verringerung der Wirksamkeit von antimikrobiellen Bioziden bei der Desinfektion und im biologischen Materialschutz. Das Verst\u00c3\u00a4ndnis und die Bek\u00c3\u00a4mpfung von antimikrobieller Resistenz erfordern einen One-Health Ansatz, der die Gesundheit von Mensch, Tier und Umwelt als miteinander verbundene Problemfelder betrachtet. Aufgrund der COVID-19-Pandemie steigt der Einsatz von Antibiotika und Bioziden. Dieser Umstand wird das Problem der Resistenz versch\u00c3\u00a4rfen, da eine erh\u00c3\u00b6hte Exposition nicht nur das Risiko der Entstehung von Resistenz am Einsatzort erh\u00c3\u00b6ht, sondern auch zu einer verst\u00c3\u00a4rkten Kontamination der Umwelt f\u00c3\u00bchrt und damit die Entwicklung und Verbreitung von resistenten Organismen in der Umwelt f\u00c3\u00b6rdert.<\/p>\n
Eine Hauptquelle f\u00c3\u00bcr antimikrobielle Resistenzen in der Umwelt ist der urbane Wasserkreislauf, wobei Kl\u00c3\u00a4rwerke einen Hotspot f\u00c3\u00bcr die Entstehung und Verbreitung von Organismen mit antimikrobiellen Resistenzen gelten. Obwohl die Resistenz in einer antimikrobiell-freien Umgebung oft mit Fitnesskosten verbunden ist, haben resistente Bakterien nachweislich mit nicht-resistenten St\u00c3\u00a4mmen in mikrobiellen Gemeinschaften \u00c3\u00bcber l\u00c3\u00a4ngere Zeit koexistiert. Die Theorie der \u00c3\u00b6kologischen Koexistenz besagt, dass Bakterien dies erreichen k\u00c3\u00b6nnen indem sie sich durch die Besiedlung neuer \u00c3\u00b6kologischen Nischen dem direkten Wettbewerb entziehen. Jedoch wurde dies noch nie f\u00c3\u00bcr resistente Bakterien in Abwasser untersucht. Resistenzmechanismen sind oft eng mit dem Stoffwechsel verwoben und k\u00c3\u00b6nnen so eine neue Stoffwechselnische definieren (z. B. durch die Verwendung eines anderen Substrats). Zudem sind die meisten Abw\u00c3\u00a4sser dynamisch und Schwankungen von Ressourcen oder antimikrobiellen Substanzen k\u00c3\u00b6nnen die Besiedlung tempor\u00c3\u00a4rer Nischen erm\u00c3\u00b6glichen.<\/p>\n
Das Ziel des Projekts<\/strong> ist die Identifizierung \u00c3\u00b6kologischer Nischen und Mechanismen, die es Bakterien mit Resistenzen gegen Antibiotika und Biozide erm\u00c3\u00b6glichen, in Abwasser zu \u00c3\u00bcberleben. Die Ergebnisse sollen dann dazu verwendet werden, um Abwasserbehandlungsverfahren zu entwickeln, die die Freisetzung von antimikrobiell-resistenten Bakterien durch das Abwasser minimieren. Um dieses Ziel zu erreichen, werde ich experimentelle und theoretische Methoden kombinieren, die in der \u00c3\u00b6kologischen Koexistenztheorie eingebettet sind. Insgesamt wird das Projekt das Verst\u00c3\u00a4ndnis der Mechanismen von der Persistenz antimikrobiell-resistenter Bakterien f\u00c3\u00b6rdern und wird damit unmittelbar zur Gestaltung von Eind\u00c3\u00a4mmungsstrategien beitragen.<\/p>\n 62 E. coli<\/em> Isolate, die Resistenzen gegen verschiedene Antibiotika aufweisen, wurden f\u00c3\u00bcr deren Empfindlichkeit gegen 3 Biozide (Didecyldimethylammoniumchlorid,\u00c2\u00a02-Methyl-4-isothiazolin-3-on und Chlorhexidine) charakterisiert. Die Isolate hatten nur eine geringe Resistenz gegen den Bioziden im Vergleich zu der Resistenz gegen den Antibiotika.\u00c2\u00a0<\/p>\n Au\u00c3\u0178erdem, wurden auf der Grundlage der Genomsequenzen der 62 Isolate Genome Scale Metabolic Models (GEMs) konstruiert. Das Wachstum der Isolate wurde mithilfe der GEMs in Minimalmedium mit jeweils einer von 298 Kohlenstoffquellen simuliert. 40 Kohlenstoffquellen wurden identifiziert, die von nur einem Teil der Isolate verwendet werden k\u00c3\u00b6nnen.<\/p>\n Die Wachstumsraten der Isolate wurden in der Gegenwart von Glukose, D-Malat und Saccharose als einzige Kohlenstoffquellen gemessen. Alle Isolate k\u00c3\u00b6nnen Glukose verstoffwechseln aber nur ein Teil der Isolate kann mit D-Malat oder Saccharose wachsen. Die Vorhersage der GEMs f\u00c3\u00bcr D-Malat war f\u00c3\u00bcr 93% der Isolate korrekt.\u00c2\u00a0<\/p>\n 10 Isolate wurden identifiziert, von denen 5 resistent gegen den Antibiotika Ciprofloxacin, Gentamycin und Tetracyclin sind und auf Saccharose aber nicht auf D-Malat wachsen k\u00c3\u00b6nnen. Die andere 5 Isolate sind empfindlich gegen die gleichen Antibiotika und k\u00c3\u00b6nnen auf D-Malat wachsen aber nicht auf Saccharose.<\/p>\n Konkurrenzversuche wurden mit Gemischen aus den 10 ausgew\u00c3\u00a4hlten Isolaten im Minimalmedium mit einer der drei Kohlenstoffquellen durchgef\u00c3\u00bchrt. Die Anzahl der resistenten und sensitiven Bakterien wurde durch selektives Plattieren auf antibiotikahaltigen Agarplatten bestimmt. Mit D-Malat als Kohlenstoffquelle konnte gegen die resistenten Bakterien selektiert werden.<\/p>\n Ein mathematisches Modell wurde entwickelt, um Vorhersagen f\u00c3\u00bcr die Konkurrenz von mehreren Bakterienst\u00c3\u00a4mmen zu treffen. Das Modell sagt voraus, dass die Zugabe von D-Malat in einem System, das nur Glukose als Kohlenstoffquelle enth\u00c3\u00a4lt und in dem nur empfindliche Bakterien in der Lage sind, D-Malat zu nutzen, die Anzahl der resistenten Bakterien \u00c3\u00bcber mehrere Wachstumszyklen hinweg verringern w\u00c3\u00bcrde.<\/p>\n Die Ergebnisse des Modells m\u00c3\u00bcssen in der n\u00c3\u00a4chsten Projektphase experimentell validiert werden. Zudem sollen die hier demonstrierten Konzepte unter komplexeren Bedingungen experimentell getestet werden. \u00c2\u00a0<\/p>\n \u00c2\u00a0<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Die Zunahme der Resistenz von Mikroorganismen gegen antimikrobielle Substanzen stellt eine Bedrohung f\u00c3\u00bcr die \u00c3\u00b6ffentliche Gesundheit dar: direkt, durch mikrobiellen Infektionen, die durch Antibiotika nicht mehr behandelbar sind, und indirekt durch die Verringerung der Wirksamkeit von antimikrobiellen Bioziden bei der Desinfektion und im biologischen Materialschutz. 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