Untersuchungen zur Epidemiologie und zu funktionellen Resistenzmechanismen gramnegativer Bakterien gegenüber Benzalkoniumchlorid und Chlorhexidin

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Autor/in:
Beteiligte Person:
  • Kaulfers, Paul-Michael (Prof. Dr.)
Verlag/Körperschaft:
Staats- und Universitätsbibliothek Hamburg Carl von Ossietzky
Erscheinungsjahr:
2012
Medientyp:
Text
Schlagworte:
  • Biocidresistenz
  • Benzalkoniumchlorid
  • Chlorhexidine
  • Biocide resistance
  • disinfection
  • Benzalkoniumchloride
  • chlorhexidine
  • multi drug resistance
  • e. coli
  • enterobacter
  • 610 Medizin, Gesundheit
  • 44.43 Medizinische Mikrobiologie
  • Stressresistenz
  • Multidrug-Resistenz
  • Desinfektion
  • Antibiotikum
  • Escherichia coli
  • Enterobacter aerogenes
  • Enterobacter cloacae
  • ddc:610
  • Stressresistenz
  • Multidrug-Resistenz
  • Desinfektion
  • Antibiotikum
  • Escherichia coli
  • Enterobacter aerogenes
  • Enterobacter cloacae
Beschreibung:
  • Durch diese Arbeit konnte gezeigt werden, dass es in den vergangenen Jahren zu einer deutlichen Zunahme biocidresistenter Varianten gramnegativer Species insbesondere gegenüber Benzalkoniumchlorid gekommen ist. Durch Exposition gegenüber subletalen Konzentrationen konnte diese Resistenz bei E. coli und Enterobacter spp. unter Versuchsbedingungen innerhalb eines kurzen Zeitraumes künstlich erzeugt und deren Stabilität auch in wirkstofffreier Umgebung nachgewiesen werden. Ursächlich hierfür ist möglicherweise ein multifaktorielles Geschehen durch eine Veränderung der Membranstruktur, insbesondere der exprimierten Proteine der äußeren Membran. Diese Proteine formieren als triparter Komplex Efflux Systeme, welche bekannterweise bereits Antibiotikaresistenzen und auch Biocidresistenzen vermitteln. Vor dem Bild der epidemiologischen Ergebnisse ist davon auszugehen, dass bereits heute für einen Teil der Erreger auch die empfohlenen Anwendungskonzentrationen der handelsüblichen Biocide nicht ausreichend wirksam sind. Es gilt also, neue und innovative Strategien zu entwickeln. Neben bereits implementierten Maßnahmen, wie Surveillance-Systemen, zur Berücksichtigung lokaler Resistenzmuster im Fall von Antibiotikaresistenzen, sollten auch Additiva in Form von Effluxinhibitoren in das Armamentarium aufgenommen werden. Für Antibiotika ist der Zusatz von Inhibitoren, z. B. gegenüber Penicillinase, gängige Praxis. Durch diese Arbeit konnte gezeigt werden, dass eine vergleichbare Strategie auch für biocidresistente gramnegative Erreger zum Erfolg führen könnte. Hierbei hat sich 1- (1-methylnaphtyl) -piperazin als potenter Wirkstoff erwiesen. Um eine sichere Anwendung im medizinischen Bereich bzw. am Menschen zu gewährleisten, sind weitere Untersuchungen notwendig. Solange bei fortschreitender Prävalenz der Biozidresistenz zuverlässige und klinisch anwendungsbereite Inhibitoren fehlen, liegt die Kernbedeutung der Kenntnis des Problems in einer verantwortungsbewussten, sorgfältigen und den jeweiligen Resistenzspektren angepassten Desinfektionsstrategie. Im Vordergrund steht dabei die Anwendung von Biociden in einer ausreichend hohen Konzentration und Einwirkdau-er. Wie auch bei zunehmender Antibiotikaresistenz mit Surveillance-Systemen den lokalen Gegebenheiten begegnet wurde, wäre eine Implementierung vergleichbarer Konzepte für die Desinfektion und Antiseptik wünschenswert.
  • List of Tables 5 List of figures6 Abbreveations7 1Introduction8 1.1Chlorhexidingluconat12 1.2Benzalkoniumchlorid14 1.3Common features of Chlorhexidingluconat and Benzalkoniumchlorid15 1.4Resistance15 2Purpose19 3Material and methods 20 3.1Bacteria 20 3.1.1Screening20 3.1.2Induction of resistance20 3.1.3Inhibition / SDS-Gelelectrophoresis21 3.2Growth media21 3.2.1Agar21 3.2.2Müller-Hinton-Bouillon (MHB)21 3.3Chemicals and Buffer solutions21 3.3.1Benzalkoniumchloride21 3.3.2Chlorhexidine22 3.3.5E-Test with Cefoxitin/Cefuroxim22 3.3.6Phenylarginin-ß-Naphtylamide22 3.3.71- (1-Naphthylmethyl) -piperazine23 3.3.3Protein assay (Markwell)23 3.3.42-%-SDS-Gelelektrophoresis24 3.4.Apparatuses25 4Methods26 4.1Suspension and growth conditions26 4.1.1Cultivation for screening26 4.1.2Cultivation for induction of resistance26 4.1.3Growth controll27 4.1.4Persistance of induced resistance28 4.1.5Cross-resistance between BKC and CHX28 4.1.6Determination of metabolic processes with BBL-Enterotube®28 4.1.7Inhibition28 4.2Characterising of the isolates30 4.2.1Identification of metabolic features30 4.2.2Identification of antibiotic cross-resistance31 4.3Storage31 4.4Protein assay (Markwell)31 4.4.1Outer membrane isolation31 4.4.2Proteincontent32 4.6SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophoresis33 4.7MALDI/Tandem-Mass-Spectrometry34 5Results35 5.1Screening for biocidresistant isolates35 5.1.1Screening with TSA-Agar35 5.1.2Screeninguntersuchung with Iso-Sensitest-Agar36 5.2Influence of growth media on resistance testing36 5.2.1Comparative study with BKC36 5.2.2Comparative study with CHX37 5.3Differentiation of resistant isolates38 5.3.1Growth on benzalkoniumchloride (300 µg/ml)38 5.3.2Growth on benzalkoniumchloride (500 µg/ml)38 5.3.3Growth on Chlorhexidine (300 µg/ml)39 5.4Development of resistance from 1994 to 200540 5.5Induction of resistance41 5.5.1Induction of chlorhexidinresistant E. coli41 5.5.2Induction of chlorhexidinresistant Enterobacter spp.41 5.5.3Induction of benzalkoniumchloridresistant E. coli44 5.5.4Induction of benzalkoniumchloridresistant Enterobacter spp.46 5.6Stability of resistance48 5.7Cross resistance between BKC and CHX49 5.8Antibiotic cross resistance / E-Test51 5.8.1Antibiotic susceptibility testing of benzalkoniumchloridresistant isolates51 5.8.2Antibiotic susceptibility testing of chlorhexidinresistant isolates54 5.9Metabolic features of resistant isolates55 5.10Proteindifferentiation56 5.10.1Outer membrane proteins / SDS-PAGE56 5.10.2Qualitative protein assay58 5.11Inhibitiontesting63 5.11.1Inhibition of resistance by Phenylarginin-beta-Naphthylamide63 5.11.2Inhibition of resistance by 1- (1-naphtylmethyl) -piperazine63 5.11.3Inhibition of BKC-resistance by NMP64 5.11.4Inhibition der CHX-resistance by NMP65 6Discussion66 6.1Increased rate of resistance isolates66 6.2Distribution of resistant isolates68 6.3Influence of growth media68 6.4Bacteriocide properties of chlorhexidin towards E. coli69 6.5Induction of resistance through repetetive exposure70 6.5.1Induction of chlorehexidineresistance70 6.5.2Induction of benzalkoniumchloridresistance71 6.5.3Implications72 6.6Stability of resistance72 6.7Biocide cross resistance73 6.8Fermentation and biocide stress73 6.9Biocidresistance as a Co-factor for antibiotic resistance74 6.10Inhibition by Phenylarginin ß-Naphtalmide77 6.11Inhibition by 1- (1-methylnaphtyl) -piperazine78 6.12Proteindifferentiation from SDS-Gelelectrophoresis79 6.12.1Flagellin79 6.12.2Maltoporin80 6.12.3OMP80 7Summary83 8Appendix84 9References86 10Acknowledgment100 12Declaration of academic honesty102
Lizenzen:
  • http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
  • info:eu-repo/semantics/openAccess
  • No license
Quellsystem:
E-Dissertationen der UHH

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Quelldatensatz
oai:ediss.sub.uni-hamburg.de:ediss/4739