Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) was originally recognized as a hospital acquired infection. However, it is now recognized that MRSA infections are frequently acquired in the community setting as well. As epidemiological studies and surveillance of MRSA continued over the past decade, agricultural sources of MRSA have also been recognized. Although direct person-to-person transmission of MRSA has been recognized as a major known route of transmission, a preliminary study has shown that aerosol exposures may also be an important mechanism of transmission, both occupationally to workers inside animal feeding operations and environmentally via exhaust ventilation to the outside e. In this study I aimed to 1) determine the concentration of viable MRSA inside and outside swine buildings known to be positive for MRSA, 2) determine the efficiency of the N95 respirator at protecting workers inside swine buildings, and 3) determine the efficiency of a biofilter unit at mitigating emissions of MRSA from a swine building. I hypothesize that remediation and control of airborne MRSA in animal feeding operations can be achieved by the appropriate use of N-95 respirators to protect workers and the addition of biofilters to the exhaust ventilation system to mitigate transmission of this emerging environmental contaminant to the outdoor environment. The results of the study indicate that MRSA in the respirable size range can be detected inside a swine building and 215 m downwind of the swine building. Aim 2 results indicated that the N95 respirator was efficient at protecting workers exposed to MRSA particles greater than 5 μm but not as effective with MRSA particles less than 5 μm. The results of aim 3 indicated that hardwood chips and western red cedar chips are efficient biofilter media for mitigating the emission of MRSA from a swine building. These studies showed that workers inside swine buildings and the outdoor environment can be protected against the transmission of MRSA with a respiratory program which includes the use of N95 respirators and biofilters as mitigation control measures.

Le taux de mortalité associé aux infections par le S. aureus résistant à la méticilline (SARM) est le plus élevé parmi les infections staphylococciques. Le SARM est aussi la plus fréquente des bactéries multirésistantes, plaçant souvent le médecin en situation d'impasse thérapeutique. Une meilleure compréhension des phénomènes de résistance aux antibiotiques permettrait de mieux détecter ces bactéries et concevoir de nouveaux antibiotiques. Dans ce contexte, ces travaux de thèse visaient à étudier le phénotype de résistance à la méticilline de S. aureus par une approche métabolomique.La première partie de ce travail a été dédiée au développement des outils nécessaires aux analyses métabolomiques globales de S. aureus. Ces développements ont impliqué la mise place d'un protocole de préparation d'échantillon spécifique et multi-étapes, de méthodes de chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse à haute résolution (LC/HRMS) et l'implémentation d'une base de données spectrales dédiée.Dans ces conditions, nous avons pu extraire et identifier jusqu'à 210 métabolites intracellulaires, ce qui représente la plus large couverture métabolique de S. aureus obtenue à ce jour. Dans un second temps, nous avons appliqué l'approche développée à l'étude de souches SARM et de souches sensibles à la méticilline (SASM). Après optimisation rigoureuse des conditions de culture, l'étude approfondie de 24 souches cliniques nous a permis de dégager une signature métabolique du phénotype de la résistance à la méticilline, signant notamment l'implication des voies de biosynthèse de la paroi et de la capsule bactérienne.Le séquençage complet du génome de ces 24 souches combiné à l'étude complémentaire de 16 souches de SARM de fonds génétiques différents nous a ensuite permis de souligner la pertinence de cette signature métabolique vis-à-vis du phénotype étudié. Enfin, l'étude de souches isogéniques en présence d'antibiotique a également confirmé l'implication de la synthèse de la paroi dans la distinction SARM/SASM. / The mortality rate associated with Methicillin resistant S. aureus (MRSA) is the highest among the staphylococcal infections. A better understanding of antibiotic resistance phenomena would lead to better detect these bacteria and design new antibiotics. In this context, this PhD work aimed to study the MRSA phenotype by using a metabolomics approach. The first part of this work has been dedicated to developing a global metabolomic analysis of S. aureus: i.e., the setting up of a reliable sample preparation protocol, the development of liquid chromatography-high resolution mass spectrometry methods, and the implementation of a dedicated spectral database. Under these conditions, 210 metabolites have been extracted and identified in bacterial cell extracts, which is the widest metabolic coverage of S. aureus obtained to date.Secondly, we have performed a metabolomic study of MRSA and methicillin susceptible S. Aureus (MSSA) strains. The analysis of 24 clinical strains has allowed us to highlight a metabolic signature of MRSA phenotype of which metabolites involved in bacterial wall and capsule biosynthesis pathways were part. The complete genome sequencing of these 24 strains combined with the complementary study of 16 MRSA strains of different genetic backgrounds have reinforced the relevance of this metabolic signature. Finally, the study of isogenic strains in the presence of an antibiotic has confirmed the involvement of metabolites of the wall and capsule biosynthesis pathways in the distinction of MRSA/MSSA phenotypes.

Le Staphylocoque aureus (S. aureus) est une bactérie pouvant causer des infections d’origine communautaire ou hospitalière. En plus des personnes pouvant être infectées par S. aureus, de nombreux individus environ 20-25% parmi les adultes en bonne santé, portent ce pathogène sur leurs corps (ils sont dits "colonisés"). Bien qu’asymptomatique et souvent bénigne, la colonisation à S. aureus peut rarement impliquer un risque d’infection secondaire grave mais représente un risque d’être transmise à une tierce personne. A l’hôpital, le risque d’infection et de transmission apparaît comme étant particulièrement haut pour la souche de S. aureus résistante à la méticilline (SARM). La prévention et la lutte contre le SARM est un problème de santé publique important. Les Nation Unis se sont récemment engagés dans cette lutte en créant le"Global Action Plan on Antimicrobial Resistance". Ce travail de thèse traite de trois différentes études dans la cadre de la prévention et du contrôle de ce pathogène. / Staphylococcus aureus is a bacterium that can cause blood infections that can have a community or hospital origin. Among people infected with S.aureus, about 20-25% is healthy adults that carry the pathogen on their bodies, without suffering any symptom (they are said "colonized"). Although asymptomatic and often benign, colonization with S. aureus involves a risk of secondary infection and represents a serious risk of transmission to a third party. In hospitals, the risk of infection and transmission appears to be unusually high for methicillinresistant S. aureus (MRSA) and complications can be very severe. Prevention and the fight against MRSA is a major public health concern. The United Nations recently engaged in this struggle by creating the "Global Action Plan on Antimicrobial Resistance". This work is about three different studies in the prevention and control of this pathogen.

Das Hygienemanagement in einer Pferdeklinik ist komplex. Zum einen erschweren bauliche Gegebenheiten wie rutschfeste Böden oder Holzwände sowie Einstreu und die hierdurch anfallende Staubbelastung die Reinigung und Desinfektion. Zum anderen bringen die Patienten ein vielfältiges, ständig wechselndes Keimspektrum in die Klinik ein. Nosokomiale Infektionen in Pferdekliniken haben in den letzten Jahren zugenommen weshalb Hygienemaßnahmen im Rahmen der Biosicherheit von zentraler Bedeutung sind. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde das Hygienemanagement der Chirurgischen Tierklinik (inzwischen Teil der Klinik für Pferde) der Veterinärmedizinischen Fakultät in Leipzig analysiert. Ziel war es, zunächst das aktuelle Hygieneregime sowie die bakterielle Keimbelastung an ausgewählten Probenentnahmestellen zu erfassen und anschließend anhand der Ergebnisse Verbesserungsvorschläge zu erarbeiten. Zur Erhebung des Status Quo wurden Fragebögen zur allgemeinen sowie Raum-spezifischen Reinigung und Desinfektion angefertigt und zusammen mit dem verantwortlichen Klinikpersonal ausgefüllt. Einbezogen in die Auswertung des Hygienemanagements wurden auch bauliche Gegebenheiten sowie organisatorische Abläufe. Für die bakterielle Keimbelastung wurden Tupferproben auf MRSA, E. coli, coliforme Keime, ESBL-bildende Enterobacteriaceae, Salmonellen, Streptococcus (S.) equi subsp. equi, S. equi subsp. zooepidemicus, Rhodococcus hoagii und Acinetobacter baumannii untersucht. Jede Probenentnahmestelle wurde mindestens zweimal im Abstand von mindestens vier Wochen beprobt. In allen Proben sowie zusätzlich in Luftkeimsammelproben wurde die aerobe Lebendkeimzahl mittels Oberflächenspatelverfahren bestimmt. Darüber hinaus wurden die Patientenakten von Januar 2014 bis Juli 2016 auf Hinweise möglicher nosokomialer Infektionen ausgewertet. Die Keimbelastung in der Klinik variierte je nach Probenentnahmeort und war im OP-Bereich am niedrigsten und in den Stallungen am höchsten. ESBL-bildende E. coli und S. equi subsp. zooepidemicus wurden sporadisch nachgewiesen. Der Nachweis von MRSA gelang vom Bügel des Desinfektionsmittelspenders am Waschbecken, von einer Nasenbremse sowie aus einer Luftkeimsammelprobe, die in einer Stallgasse genommen wurde. Insgesamt ergab die Luftkeimsammlung eine Keimbelastung von bis zu 105 Kolonie-bildenden Einheiten (KbE)/m3 Luft im Stallbereich während im OP ein Keimgehalt von 102 KbE/m3 Luft messbar war. Hinsichtlich der Durchführung von Reinigung und Desinfektion wurden Schwachstellen durch die Erhebung des Status Quo aufgezeigt. Alle Ergebnisse wurden im Rahmen eines Vortrages in der Klinik vorgestellt und Verbesserungsvorschläge diskutiert. Ein Hygieneplan, der zu Beginn dieser Studie nicht vorlag, wurde eingeführt. Darüber hinaus erfolgte die Benennung einer Hygienebeauftragten. Die Auswertung der Patientendaten ergab, dass einige der vorangehend aufgeführten Keime, wie MRSA, S. equi subsp. zooepidemicus, S. equi subsp. Equi, und R. hoagii, im ausgewerteten Zeitraum durchaus eine Rolle bei Infektionen innerhalb der Klinik spielten. Allerdings gab es keinen Verdacht auf eine nosokomiale Infektion. In der internationalen Literatur sind wenige Studien zum Thema Hygienemanagement in Pferdekliniken zu finden. Die Keimbelastung in den Luftkeimsammelproben im Stallbereich war in der vorliegenden Studie fünf- bis ≥ zehnfach höher im Vergleich zu anderen Studien. Bei der Durchführung dieser Studie wurde deutlich, dass für ein gezieltes Hygienemanagement die Festlegung von Verantwortlichkeiten sowie das Vorliegen konkreter Handlungsanweisungen unabdingbar sind.:Inhalt 1 Einleitung 1 2 Literatur 2 2.1 Stallklima im Pferdestall 2 2.2 Bauliche Grundlagen einer idealen Pferdeklinik 3 2.3 Hygienemaßnahmen in der Pferdeklinik 4 2.3.1 Hygieneplan 5 2.3.2 Händehygiene 5 2.3.3 Reinigung 7 2.3.4 Desinfektion und Sanitation 8 2.3.5 Probennahmeverfahren für die mikrobiologische Untersuchung 12 2.3.5.1 Abklatschverfahren 12 2.3.5.2 Tupferabstrichverfahren 13 2.4 Beschreibung der ausgewählten Bakterienspezies 13 2.4.1 Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) 13 2.4.2 Streptokokken 14 2.4.2.1 Streptococcus equi subsp. equi 15 2.4.2.2 Streptococcus equi subsp. zooepidemicus 15 2.4.3 Escherichia coli und ESBL 16 2.4.4 Salmonellen 17 2.4.5 Acinetobacter baumannii 18 2.4.6 Rhodococcus hoagii (Rhodococcus equi/Prescotella equi) 19 3 Material und Methoden 20 3.1 Material 20 3.1.1 Bakterien 20 3.1.2 Nährmedien sowie deren Bestandteile 21 3.1.3 Biochemische Identifizierungssysteme 21 3.1.4 Chemikalien und Reagenzien 21 3.1.5 Geräte 22 3.1.6 Verbrauchsmaterialien 22 3.2 Methoden 23 3.2.1 Eigenschaften der verwendeten Nährmedien 23 3.2.2 Bestandsaufnahme in der Chirurgischen Tierklinik 27 3.2.2.1 Bauliche Gegebenheiten der Chirurgischen Tierklinik 27 3.2.2.2 Fragebogen über das Hygieneregime 28 3.2.2.3 Auswertung der Patientendaten 28 3.2.3 Probennahmen 29 3.2.3.1 Auswahl der Probenentnahmepunkte 29 3.2.3.2 Durchführung der Probennahmen 29 3.2.4 Probenbearbeitung 30 4 Ergebnisse 37 4.1 Bauliche Gegebenheiten der Chirurgischen Tierklinik 37 4.2 Hygienemaßnahmen in der Chirurgischen Tierklinik 40 4.2.1 Hygieneplan 40 4.2.2 Auswertung des Fragebogens 40 4.3 Auswertung der Patientendaten 42 4.4 Ergebnisse der Probennahmen 45 4.4.1 Instrumentenaufbereitung 46 4.4.2 Bildgebung 48 4.4.3 Klinikhalle und Mittelgang 49 4.4.4 Stall 55 4.4.5 OP-Saal 61 4.5 Hygieneplan 64 5 Diskussion 68 5.1 Bauliche Gegebenheiten 68 5.2 Hygienemaßnahmen 69 5.2.1 Hygieneplan und Desinfektionsmittel 69 5.2.2 Patientendaten 70 5.3 Probennahmen 71 5.3.1 Instrumentenaufbereitung 71 5.3.2 Bildgebung 71 5.3.3 Klinikhalle und Mittelgang 72 5.3.4 Stall 73 5.3.5 OP-Saal 74 5.3.6 Luftkeimsammelproben 75 6 Zusammenfassung 77 7 Summary 79 8 Literaturverzeichnis 81 9 Anhang 91 9.1 Fragebogen 91 9.2 Instrumentenaufbereitung 101 9.3 Klinikhalle und Mittelgang 102 9.4 Stall 105 9.5 OP-Saal 105 Tabellenverzeichnis 108 Abbildungsverzeichnis 109 Danksagung 110

The focus of this thesis is the confirmation of the presence of the methicillin-resistant Staphylococcus aureus on a selected dairy bovine farm and the following typing of its isolates while using common genotyping and phenotyping methods. After the isolation of this bacteria from the samples, they were tested for the presence of mecA gene and the genes responsible for the production of enterotoxins. It was tested whether the isolates belong to the 398 sequence type and their type of spa gene sequence was determined. Then the resistance against antimicrobial agents was tested. Results of the typing were compared to those of other related articles. Finally, this thesis observes the efficiency of the sanitizing agent used at this farm and suggests further methods to reduce the occurrence of MRSA in this herd.

No description available.

>Magister Scientiae - MSc / The growing resistance of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA) to currently prescribed drugs has resulted in the failure of prevention and treatment of different infections caused by the superbug. Therefore, to keep pace with the resistance, there is a pressing need for novel antimicrobial agents, especially from non-conventional sources. Several natural products (NPs) have displayed varying in vitro activities against the pathogen but few of these natural compounds have been studied for their prospects to be potential antimicrobial drug candidates. This may be due to the high cost, tedious, and time-consuming process of conducting the important preclinical tests on these compounds. Hence, there is a need for cost-effective strategies for mining the available data on these natural compounds. This would help to get the knowledge that may guide rational prioritization of “likely to succeed” natural compounds to be developed into potential antimicrobial drug candidates. Cheminformatic approaches in drug discovery enable chemical data mining, in conjunction with unsupervised and supervised learning from available bioactivity data that may unlock the full potential of NPs in antimicrobial drug discovery. Therefore, taking advantage of the available NPs with their known in vitro activity against MRSA, this study conducted cheminformatic and data mining analysis towards hit profiling, hit-prioritization, hit-optimization, and target prediction of anti-MRSA NPs. Cheminformatic profiling was conducted on the 111 anti-MRSA NPs (AMNPs) retrieved from literature. About 20 current drugs for MRSA (CDs) were used as a reference to identify AMNPs with promising prospects to become drug candidates.

Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (MRSA) ist im Rahmen des One-Health-Gedanken eine Gefahr für Mensch und Tier. Im Rahmen dieser Studie wurde eine Pferdeklinik auf ihre MRSA-Prävalenz in neu ankommenden Pferden und Umgebung getestet. Die beiden getrennten Abteilungen „Innere Medizin“ und „Chirurgie“ konnten dabei separat untersucht werden. Des Weiteren wurde ein Hygienekonzept entworfen, zu dem u.a. Aushänge zur Handhygiene, zusätzliche Händedesinfektionsmittelspender und Reinigungsanweisungen gehörten. Wir konnten zeigen, dass die Höhe der Prävalenz eingehender Pferde sich mit vorigen Untersuchungen deckte. Diese war jedoch in der chirurgischen Abteilung deutlich höher als in der für Innere Medizin. Die Maßnahmen führten zu einem teils signifikanten Rückgang der MRSA-Prävalenz in der Umgebung. Es kann schlussgefolgert werden, dass in Pferdekliniken, vergleichbar zur Humanmedizin, ein aktives Screening, in Verbindung mit einem adäquaten Hygienemanagement, effektive Mittel sind, um die MRSA-Last zu reduzieren.

The aim of the thesis was to develop an immunoassay for the detection of dangerous bacterial pathogen, methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). MRSA infections cause global problems in health facilities which provide acute and follow-up care in inpatient and outpatient parts. That is why early and rapid diagnosis and targeted thereapies are very important for the subjects. E. coli was purified using the QIAquick PCR kit Purificatin isolated bacterial constructs, which were subsequently purified and dialyzed. The recombinant protein PBP2a in different concentrations was applied to a nitrocellulose membrane in the form of lines. Furthermore was performed optimized blot-line method for the detection of specific antibodies against the recombinant antigen PBP2a in the classes IgG, IgA and IgM. Several different concentrations of the conjugate Goat Anti-human IgG-AP, Goat Anti-human IgA-AP or Goat anti-Human IgM-AP were used for the detection. The color intensity of each line of the strip was evaluated with Immunoblot software. The measured values were used to determine diagnostic sensitivity, specificity and overall diagnostic match. Further testing of precision was carried out under repeatability conditions (intra-assay) and reproducibility (inter-assay). Precision of the method was expressed by coefficient of variation. As the most suitable for the manufacture of a IgG kit was determined the concentration of the antigen PBP2a from 0.30 mg/ml to 0.45 mg/ml and the concentration of IgG conjugate from 1:1500 to 1:1800. For class IgA as the most appropriate antigen was determined concentration PBP2a from 0.40 mg/ml to 0.52 mg/ml and conjugate concentrations of IgA from 1:500 to 1:1000. The coefficient of variation under repeatability conditions for the entire range of the IgG class is 10.09 %, and for IgA is 8.91 %. Variation coefficient reproducibility conditions for the entire range of the IgG class is 9.23 % and for IgA is 9.60 %. Precision of the method under conditions of repeatability and reproducibility for classes IgG and IgA meets the criteria for the manufacture of a diagnostic kit. Titration results showed that particular batch of cards made of nitrocellulose membrane coated with antigen PBP2a must always be verified on the panel of reference samples and the values of concentrations (for both antigen and conjugate) should be set according to the needs, but differently for the class of immunoglobulins IgG and IgA.

Methicillin-resistant Staphylococcus Aureus (MRSA) is now the most challenging bacterial pathogen affecting patients in hospitals and in care centers, and has brought on the need to develop new drugs for MRSA. This thesis centers on studies of N-thiolated β-lactams, a new family of potent antibacterial compounds that selectively inhibit the growth of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). Chapter 1 describes MRSA in more detail. Chapter 2 outlines experiments on the effect of a fatty ester group (CO2R) on the C4-phenyl ring of N-methylthio β-lactams, expecting that attachment of long chain ester moieties might increase the hydrophobicity, and thus enhance the drugs ability to penetrate through the cell membrane. However, the results indicate that antibacterial activity drops off rapidly when more than seven carbon atoms are in the chain. These results led to the idea about examining a β-lactam conjugated polymer as a possible pro-drug delivery method, which is the focus of Chapter 3. To synthesize the initial drug-polymer candidate, microemulsion polymerization of an acrylate-substituted lactam was done in aqueous solution to form hydrophilic polymeric nanoparticles containing the highly water-insoluble solid antibiotic, N-methylthio fO-lactam. This method has advantages over the conventional emulsion polymerization methods because a solid co-monomer (β-lactam drug) can be utilized. SEM studies show that these polymeric nanoparticles have a microspherical morphology with nano-sizes of 40-150 nm. The N-thiolated fO-lactam containing nanoparticles display potent anti-MRSA activity at much lower drug amounts compared with free lactam drug, penicillin G or vancomycin. Although at this time the relationship between particle size and activity is not clear and the mode of action is unknown, the Nthiolated β-lactam containing nanoparticles dramatically enhance bioactivity, possibly due to increased bioavailability of the antibiotic via endocytosis. In chapter 4, Fluorescence-active emulsified nanoparticles containing naphthyl or anthracenyl side chains were also successfully prepared by microemulsion polymerization for possible use in fluorescence studies to determine if the drug enters the cell of MRSA through endocytosis, and where possible bioaccumulation site are located.