Aufklärung der Mechanismen, durch die Zink die Diversität und Multiresistenzrate porziner intestinaler E. coli-Populationen erhöht.

• Antragsteller: Professor Dr. Lothar H. Wieler
• Fachliche Zuordnung: Tiermedizin
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 292118477

Um der Verbreitung multi-resistenter Bakterien entgegenzuwirken, wurden antimikrobielle Leistungsförderer als Futterzusatzstoff verboten. Trotzdem stieg die Prävalenz multi-resistenter Bakterien, insbeson¬dere von MRSA und ESBL-bildender E. coli bei Lebensmittel-liefernden Tieren enorm. Als Alternativen werden u.a. zweiwertige Kation wie Zink in großen Mengen verfüttert. Gene, die Resistenz gegen kationische Elemente, sind häufig mit Antibiotika-Resistenzgenen ko-lokalisiert. Darauf beruht unsere Hypothese, dass Zink ursächlich für Zunahme von AMR-Bakterien verantwortlich ist.Im Rahmen des SFB852 isolierten und charakterisierten wir aus Ferkel ZnO Fütterungs-versuchen rund 1.500 intestinale E. coli-Isolate. Zink hatte wesentliche Einflüsse auf das E. coli-Mikrobiom: E. coli aus ZnO gefütterten Ferkeln waren (i) genetisch höher variabel und (ii) wiesen eine höhere Rate resistenter und multi-resistenter Isolate auf. Jedoch lag keine signifikante Assoziation zwischen Zinktoleranz und antimikrobieller Resistenz vor. Auch lag in den analysierten Darm¬habitaten kein Anstieg der E. coli Zell¬dichte vor, so dass ein erhöhter physikalischer Kontakt als Ursache für eine erhöhte Konjugations-Rate auszuschließen ist. Zusammenfassend lässt sich fest¬stellen, dass eine Co-Selektion von Zinktoleranz und antimikrobieller Resistenz nicht die alleinige Ursache für die dargestellten Beobachtungen ist.Um die zugrundeliegenden Mechanismen zu analysieren, zielt der vorliegende Antrag auf(i) Die Identifizierung genetischer Unterschiede zwischen E. coli Isolaten aus der Zink gefütterten und der Kontrollgruppe der genannten Fütterungsversuche mittels Gesamtgenomsequenzierung.(ii) Die Charakterisierung der für die höhere Resistenz- und Multiresistenzrate verantwortlichen Mechanismen durch Gesamtgenomsequenzierung und funktionelle Überprüfung in in vitro Analysen.Die in den genannten Fütterungsexperimenten isolierten und bereits umfassend durch Makro¬restriktionsanalyse (Definition von Klonen), Multiplex-PCR (Definition von Pathotypen) und MLST (Definition von Phylotypen) charakterisierten E. coli sind Grundlage der Experimente. Diese Charakterisierung vermeidet eine Verzerrung der Ergebnisse, wie sie in vielen veröffentlichten Studien durch die alleinige Nutzung von E. coli K-12-Labor-stämmen in funktionellen Analysen oder durch Repräsentation der intestinalen E. coli-Population durch zufälliges Picken von Kolonien zustande kommt. Das Wissen über die genetisch hoch variable Spezies (Genom: 4,5 bis 5,5 Mbp; Anzahl an Genen: 4.100 bis 5.800) sowie über den Einfluss von Zink auf natürliche, porzine E. coli Populationen wird durch unseren Ansatz stark vermehrt.Der vorliegende Antrag ist eine zielgerichtete Weiterführung vorangegangener Studien. Die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Zinkfütterung und Auftreten multiresistenter E. coli wird entscheidenden Einfluss auf zukünftige Fütterungsprogramme in der Tierhaltung haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen