Projektdetails

BMASGK7460252019
23.09.2019
17.01.2023
beendet
Identifizierung und Quantifizierung der Antibiotikaresistenzgen-Hintergrundbelastung von Böden in Österreich
Monitoring of Antibiotic Resistance Genes in Soils
164.515,00
- keines -
nein

beteiligte Personen/Organisationen

RolleLfnrName
Auftraggeber1Bundesministerium für Arbeit, Soziales, Gesundheit und Konsumentenschutz (bis 9.1.2020)
Auftraggeber2Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus (bis 9.1.2020)
Auftraggeber4Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus (bis 17.07.2022)
Auftraggeber3Bundesministerium für Soziales, Gesundheit, Pflege und Konsumentenschutz
Auftraggeber5Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Regionen und Wasserwirtschaft
Auftragnehmer1Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit GmbH

zugeordnete Wissenschaftszweige

Wissenschaftszweige
NATURWISSENSCHAFTEN

Abstract deutsch

Die Konzentrationen von 24 klinisch relevanten Antibiotikaresistenzgenen (ant(3”)-Ia/aadA, aph(3’)-IIa/nptII, aph(3’)-IIIa/nptIII, aph(6)-Id/strB; blaCTX‑M‑1 – 15, blaKPC, blaNDM‑1, blaOXA-10, blaTEM‑1, mecA; cmxA; dfrA1; ermB, ermF; mcr‑1; qacEdelta1; qnrS; sat‑4; sul1; tet(A), tet(M), tet(O), tet(W); vanA) und von zwei mobilen genetischen Elementen (intl1, ISPps) wurden in vier österreichischen Ackerböden exemplarisch in einem Freiluft-Versuchsgelände (HOAL; Petzenkirchen, Niederösterreich) im Verlauf einer Vegetationsperiode ermittelt. Die ermittelten ARG-Konzentrationen in 3 mit Schweinegülle exponierten HOAL-Ackerböden und dem nicht Gülle-gedüngten HOAL-Feld wurden mit der ARG-Belastung von nicht intensiv anthropogen exponierten HOAL-Laub- und Nadelwaldkomparatorbodenproben sowie mit HOAL-Drainage und –Oberflächenwasserproben verglichen. Zusätzlich wurde die ARG-Belastung von nicht landwirtschaftlich genutzten Flächen aus naturnahen Gebieten (Auen, Alpen) und von unter stärkerem anthropogenem Einfluss stehenden urbanen Ökosystemen (Parkanlagen, Straßenränder, Tierparks) ermittelt. Die Einbeziehung dieser Daten soll eine evidenzbasierte Einschätzung des Risikos einer Resistenzübertragung aus Umweltquellen auf menschliche und tierische Pathogene erleichtern.  Die landwirtschaftlich genutzten Böden zeigen eine hohe Resilienz gegenüber durch Gülledüngung eingebrachte Antibiotikaresistenzen: Nach initialem Anstieg sinken im Verlauf der Anbauperiode die ARG-Konzentrationen wieder auf das Ausgangsniveau vor Gülledüngung. Klar erkennbar anhand der ARG-Prävalenz und ihrer generell leicht erhöhten ARG-Konzentrationen sind alle HOAL-Felder, die über einen längeren Zeitraum mit Gülle gedüngt wurden, auch wenn im Testzeitraum akut keine Gülledüngung durchgeführt worden ist. Eine Übertragung von Resistenzgenen aus der Gülle in den Boden konnte im HOAL-Testgelände nachgewiesen werden. Eine Ausschwemmung von Gülle-assoziierten Resistenzen in zeitlichem Kontext aus Gülle-exponierten Feldern in Drainage und Oberflächengewässer konnte im HOAL-Setting nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden. Die vergleichsweise niedrigste ARG-Belastung wurde für Nadelwälder dokumentiert. Nur in Gülle konnten Antibiotika (Marbofloxacin: 20,8 µg/​kg, Doxycyclin: 102,0 µg/​kg quantifiziert werden. Sulfadimidin: (< 0,0010 µg/​L) war in einer Wasserprobe vorhanden. Im Sinne des Vorsorgeprinzips wird empfohlen, die Einbringung von ARGs über Gülle zu überwachen.

Abstract englisch

The concentrations of 24 clinically relevant antibiotic resistance genes (ARGs: ant(3”)-Ia/aadA, aph(3’)-IIa/nptII, aph(3’)-IIIa/nptIII, aph(6)-Id/strB; blaCTX‑M‑1-15, blaKPC, blaNDM‑1, blaOXA-10, blaTEM‑1, mecA; cmxA; dfrA1; ermB, ermF; mcr‑1; qacEdelta1; qnrS; sat‑4; sul1; tet(A), tet(M), tet(O), tet(W); vanA) and of 2 mobile genetic elements (MGEs: intl1, ISPps) were determined in 4 agricultural soils exemplarily in the Hydrology Open Air Laboratory (HOAL; Petzenkirchen, Niederösterreich) over a crop vegetation period. The ARG-concentrations in the fields exposed to pig manure were compared with the ARG background-loads in the non-manured field and two comparator soils from coniferous and deciduous forests as well as to HOAL drainage and river water. Additionally, ARG concentrations in non-agricultural soils from pristine (riparian, sub- and alpine regions) and urban areas under various grades of anthropogenic pressure (parks, Lainzer Tiergarten, roadsides along city boulevards) were obtained. The ARG concentrations acquired from those locations were compared to the situation encountered in agricultural fields helping to improve an evidence-based risk assessment concerning the transfer of antibiotic resistance determinants from environmental sources to human and animal pathogens. Agricultural soils showed a high resilience against manure-borne ARGs: After an initial concentration increase of certain manure-associated ARGs the abundance was continually decreasing and reached initial ARG-loads present before exposure of soil to manure at the end of the crop growth period. All manure-exposed fields were identifiable by a characteristic ARG-prevalence and generally elevated levels of these ARGs in soil samples, even if the field was not manured during the observation period but had a long-term history of exposure to manure before. The movement of ARGs from manure to soil could be demonstrated in HOAL fields. Manure associated ARGs could not be unequivocally demonstrated in field drainage or river water. The lowest ARG loads were shown for coniferous soils. Antibiotics could be quantified only in manure (Marbofloxacin: 20,8 µg/​kg, Doxycyclin: 102,0 µg/​kg). Sulfamidine was qualitatively detected in a water sample. Referring to the precautionary principle ARG monitoring in manure is recommended.