Seit kurzem werden ökologisch wirksame Konzentrationen von antibakteriellen Tierarzneimitteln auch im Boden nachgewiesen. Für eine umfassende Analyse des Risikos fehlen jedoch grundlegende Modellvorstellungen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Tierarzneimittel i.d.R. mit Wirtschaftsdüngern auf die Böden gelangen. Zwar gibt es Modellvorstellungen zum Umweltverhalten hydrophober Schadstoffe und zur Wirkung von Wirtschaftsdüngern auf die Bodenlebewelt, doch sind diese nur bedingt übertragbar auf die Dynamik der teilweise polaren Tierarzneimittel im Boden und ihre spezifischen Effekte auf Bodenorganismen. Auch die in der Literatur beschriebenen Effekte von zusätzlichen C-Quellen und Co-Solventien auf Bindung, Abbau und Transport sind aufgrund der komplexen Zusammensetzung von Wirtschaftsdüngern nicht direkt auf Tierarzneimittel übertragbar. Effekte der komplexen Wechselwirkungen von Wirtschaftsdüngern auf die Wirkung der Stoffe im Boden sind unseres Wissens überhaupt nicht untersucht. Übergeordnetes Ziel dieser Forschergruppe ist es daher, anhand mindestens zweier unterschiedlicher Zielstoffe (Sulfadiazin und Difloxacin) erstmals aufzuklären, wie unter dem Einfluss von Wirtschaftsdüngern die Wirkung dieser Stoffe im Boden an ihre Dynamik gekoppelt ist. Wir sehen hierbei mehrere offene Fragen in den Bereichen Dynamik (z.B. Abbau und Metabolisierung, Sequestration sowie skalenabhängige Umverteilung), Wirkung (z.B. auf Struktur und Funktion der Mikroorganismen sowie auf Resistenzbildung) und v.a. bezüglich der Mechanismen der raum-zeitlichen Kopplung von Dynamik und Wirkung der Problemstoffe im Boden (von ms bis Jahren und von der Mineraloberfläche bis zum Bodenprofil). Zur Beantwortung dieser Fragen erscheint es uns in der 1. Projektphase notwendig, vorwiegend anhand von Laborversuchen die relevanten Skalen und Prozesse zu identifizieren sowie die Raten zu quantifizieren, welche die Dynamik und Wirkung der Stoffe im Boden allein und unter dem Einfluss tierischer Exkremente steuern. In einer 2. Phase werden die Prozesse gekoppelt und ihre Relevanz in einem gemeinsamen Freilandversuch überprüft. Damit können wir die für das Umweltverhalten der Zielstoffe wesentlichen Steuergrößen und -mechanismen erstmals aufdecken und quantifizieren. Ziel des TP in Bonn ist die Aufklärung der Bindungsstärke und Verfügbarkeit von Tierarzneimitteln in zwei Referenzböden. Um die 'chemische Verfügbarkeit der Substanzen im Boden zu erfassen, wird eine sequentielle Extraktionsmethode für die Analyten entwickelt und auf eine Alterungszeitreihe der Tierantibiotika im Boden angewandt. Die Bindung der Stoffe an Bodenbestandteile (Mineralphasen, org. Substanz, Gülle-DOC) wird mittels batch-Sorptionsversuchen untersucht; dies wird wiederum an frisch kontaminierten und gealterten Proben durchgeführt. Die Ergebnisse werden mit den anderen Projekten der Forschergruppe vernetzt, um auf die 'Bioverfügbarkeit von sorbierten Fraktionen der Tierarzneimittel rückzuschließen.
The proposed project is a research cooperation between the TU Dresden’s chair of Urban Water Management and the chair of Hydrobiology. The project aims to detect and quantify the contribution of a city’s sewer system on the spread, dynamics and seasonality of antibiotics and antibiotic resistance genes within an urbanized water body. Antibiotic resistance represents a high risk to human health as well as the public health system, due to their presence in, or acquisition by, pathogenic and/or opportunistic bacteria occurring in the environment. One among other emission sources of resistant strains into the environment is the sewer network, which should be exemplary investigated at our study site, the Lockwitzbach catchment within the city of Dresden. Six monitoring stations are already in operation there, equipped with online sensors for water quantity. Four out of six are recording water quality, including auto samplers. Two of the stations are dedicated to river monitoring, four further stations were mounted within the sewer system at rain water outlets and at a combined sewer overflow (CSO) structures, draining into Lockwitzbach. This monitoring network will be used and enhanced for the detection and sampling of specific contributions from the urban drainage network on the presence and dispersion of antibiotic resistances. Event-based and seasonal sampling campaigns coupled with analysis on chemical and microbiological parameters should be performed on water and biofilm samples to detect contribution patterns from the sewer outlets together with seasonal trends in composition and presence of antibiotic resistance in the bacterial community. Furthermore, emission pathways and the remaining of heavy metals from the sewer network, that also select for antibiotic co-resistancence, will be under examination. A particle transport model for the sewer catchment will be coupled with a hydraulic model for stream and sewer network and calibrated to predict gained water quality parameters as well as antibiotic resistant gene discharge patterns. Different treatment methods will be implemented in the model and evaluated. These results will yield valuable information on possible emission scenarios and pathways, as well as their importance on the spread of antibiotic resistance in the aquatic environment.
Pruefung von Chemo-Therapeutika, die in der Gefluegelhaltung vornehmlich ueber das Trinkwasser oder Futter zur Bekaempfung von Kokzidiosen bzw. bakteriell bedingten Erkrankungen eingesetzt werden. Nach therapeutischem Einsatz sind Rueckstaende im Fleisch, Fett, den Parachymen und Eiern zu erwarten. Da nur von einigen in der Gefluegelpraxis verwendeten Arzneimitteln unsere Kenntnisse ueber Rueckstandsmengen und Verweildauer bekannt sind, sind weitere Untersuchungen notwendig. Hierbei ist der Einfluss des Alters der Tiere und des Lichtprogrammes sowie die Beeinflussung der Futter- und Trinkwasseraufnahme besonders zu beruecksichtigen. Bei der heute ueblichen Herdentierhaltung des Gefluegels kann aus medizinischer Sicht nicht grundsaetzlich auf die Anwendung von Therapeutika verzichtet werden.
Zielsetzung: Bei der Furunkulose handelt es sich um eine weltweit vorkommende und in Deutschland zunehmende Relevanz bekommende Infektionskrankheit zahlreicher Fischarten, verursacht durch das Bakterium Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida. Eine Infektion kann zu hohen Verlusten in Teichwirtschaften und ökologischen sowie kommerziellen Fischhaltungen führen. Unbehandelt führt die akute Erkrankungsform häufig zum Tod der Fische, aber auch die chronische Form schließt eine weitere Nutzung der Tiere als Lebensmittel bedingt durch krankheitsverursachte Veränderungen in der Haut und Muskulatur in der Regel aus. Zur Therapie der Erkrankung werden Antibiotika eingesetzt, deren Einsatz aber vor dem Hintergrund einer Resistenzselektion, des Umweltaustrags aus Teichwirtschaften sowie einer beschriebenen Multiresistenz des Erregers kritisch bewertet werden muss. Um dieses Problem zu lösen, soll im vorliegenden Projekt die Applikation von natürlich in der Umwelt vorkommenden Bakteriophagen zur Bekämpfung des Erregers der Furunkulose angewendet werden. Dazu werden Phagen isoliert und aufkonzentriert, ihre Effektivität gegen den Erreger unter unterschiedlichen Bedingungen getestet, sowie eine Sicherheitsbewertung durchgeführt. Durch eine Überprüfung von Kombinationen werden synergistische Effekte der Phagen ermittelt. Die Applikation findet anschließend sowohl bei erkrankten Fischen, die aus Teichwirtschaften zur Verfügung gestellt werden, sowie an Fischen in Haltungen mit bakterienversetztem Wasser statt, um das therapeutische und prophylaktische Potential zu ermitteln. Auch Praxistest in Teichwirtschaften sollen nach erfolgreicher Erprobung erfolgen. Für das Projekt haben sich Vertreter/innen aus den Bereichen Lebensmittel, Fischkrankheiten, Fischbestandsbetreuung und -diagnostik sowie von Teichwirtschaften zusammengeschlossen, um diese alternative Maßnahme zur Antibiotikaanwendung zu erproben, um einem Verwurf von Fischen aus der Lebensmittelnutzung vorzubeugen und den Antibiotikaeinsatz zu reduzieren.
Die Raupe des Tabakschwärmers wird weltweit in vielen Instituten als Objekt der Entwicklungsbiologie, Neurophysiologie und Molekularbiologie intensiv erforscht. Das Insekten-Infektionsmodell soll vor allem in mikrobiellen Genomprojekten (Erforschung der Erbsubstanz von Erregern) den Einsatz von den sonst üblichen Wirbeltieren (Maus und Ratte) deutlich reduzieren und kann auch zur Validierung antibakteriell wirksamer Substanzen (Bewertung neuer Antibiotika) als Tiermodell verwendet werden. Als primärer Testorganismus sollen zunächst verschiedene Stämme und Mutanten des Bakteriums Streptococcus pneumoniae verwendet werden. In einem zweiten Schritt soll das Testsystem auf andere pathogene Keime erweitert werden. Im Sinne der Drei-R-Richtlinie (reduction, refinement, replacement) bieten Vorab-Testsysteme, die mit dem Tabakschwärmer Manduca sexta durchgeführt werden könnten, eine ideale Basis zur drastischen Reduktion von Versuchen mit Wirbeltieren.
A. Einleitende Problemstellung, B. Mikroorganismen und deren Stoffwechselproduke, C. Stoffe zum vorbeugenden Gesundheitsschutz und zur Leistungsfoerderung, 1. Mittel zur Bekaempfung von Vorratsschaedlingen, 2. Konservierungsmittel, 3. Arzneimittel, 4. Reinigungsmittel, 5. Desinfektionsmittel, 6. Stoffe, die die Futterverwertung verbessern, D. Weitere anorganische und organische Stoffe, E. Schlussbetrachtung und Ausblick.
Der Energiehaushalt von Bachoberläufen in bewaldeten Einzugsgebieten hängt stark vom Eintrag allochthonen organischen Materials (bspw. Laubstreu) ab. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, zu verstehen, wie die in diesem Material gebundene Energie für das Nahrungsnetz verfügbar gemacht werden. Dies istbesonders vor dem Hintergrund des stetig zunehmenden Drucks durch Schadstoffe von Signifikanz. Obwohl sich ca. 90 % dieses organischen Materials im Hyporheal akkumulieren, wurden die Auswirkungen von chemischem Stress auf dessen Abbau fast ausschließlich in der benthischen Zone untersucht. Die Bedeutung dieser Wissenslücke wird durch die fehlende Übertragbarkeit der beobachteten Auswirkungen von Schadstoffen auf diesen ökosystemaren Prozess zwischen benthischen auf hyporheische Habitat unterstrichen. Darüber hinaus unterscheiden sich innerhalb des hyporheische Habitats die Umweltbedingungen zwischen Zonenmit ab- bzw. aufsteigendes Oberflächen- bzw. Grundwasser deutlich, was eine Verallgemeinerung der Beobachtungen zusätzlich erschwert. INFUSED tritt an unser Verständnis über die Auswirkungen von Schadstoffen auf den Abbau organischen Materials besser zu verstehen, indem das Projekt über benthische Systeme hinaus geht. INFUSED wird die Auswirkungen von Fungiziden und Antibiotika auf die Zersetzung organischer Stoffe in den auf- und absteigenden Zonen des Hyporheal experimentell untersuchen und diese Beobachtungen den Auswirkungen in der benthischen Zone gegenüberstellen; letztere dient als Referenzpunkt. Die indirekten Auswirkungen dieser antimikrobiellen Schadstoffe auf Detritivorenwerden durch Nahrungswahlversuche und anschließende Langzeit-Fütterungstests adressiert. Ein Folgeexperiment wird sich auf Insektizide konzentrieren, die sich direkt auf die Aktivität von Detritivoren auswirken können. Diese Studie testet die Hypothese, dass die Aktivität der Detritivoren sich ins Sediment einzugraben negativ beeinflusst wird, was sich auf ihre Fähigkeit auswirkt, vergrabenes organisches Material zu erreichen und folglich zu konsumieren. Durch die Kombination beider Ansätze werden direkte und indirekte Effekte in einem naturnahen Nahrungsnetz untersucht. Durch die Nutzung von organischem Material, markiert durch stabile Isotopen, kann INFUSED die relative Bedeutung dieser Nahrungsquelle für komplexe Nahrungsnetze quantifizieren. INFUSED basiert somit auf der Hypothese, dass Fungizide und Antibiotika sowohl den Abbau organischen Material als auch dessen Qualität als Nahrung für Detritivore (in)direkt beeinträchtigt. Im Gegensatz dazu wirken sich Schadstoffe welche Detritivoren beeinflussen (z. B. Insektizide) top down auf den Abbau organischen Materials aus. Folglich wird INFUSED unser Verständnis der möglichen Auswirkungen von Schadstoffen auf den Abbau organischen Materials im Hyporheal deutlich erweitern.
Quaternäre Alkylammonium Verbindung (quaternary alkylammonium compounds, QAAC) sind zentrale Komponenten vieler Desinfektionsmittel und Tenside die in der Abwasserbehandlung nicht vollständig abgebaut werden. Stattdessen akkumulieren sie in Klärschlammen, Böden und Sedimenten. Verschiedene pathogene Bakterien haben bereits Resistenzen gegen QAACs entwickelt und QAAC Resistenzgene sind in Kläranlagen weit verbreitet und in der Umwelt nachweisbar, in die sie über Klärschlamme und Abwasser eingetragen werden können. Beunruhigend ist die Tatsache das QAAC Resistenzgene häufig gemeinsam mit Antibiotikaresistenzgenen auf genetischen Elementen zu finden sind. Die biozide Wirkung von QAACs hatte daher schon vor der SARS-CoV-2 für Bedenken gesorgt. Durch den deutlichen Anstieg des QAAC Verbrauchs seit Beginn der Pandemie hat sich das Risiko für mögliche negative Auswirkung auf die Umwelt deutlich erhöht. Die Auswirkung auf die öffentliche Gesundheit sind aktuell nicht abschätzbar. Unser Projekt hat daher zum Ziel folgende Hypothesen zu beantworten: (1) Als Konsequenz der SARS-CoV-2 Pandemie nehmen QAAC Konzentrationen, die in die Umwelt über geklärtes Abwasser und Klärschlamme gelangen deutlich zu.(2) Erhöhte QAAC Konzentration im Abwasser erhöhen die Entwicklung von QAAC- und Antibiotika (multi)- resistenzen in potentiell pathogenen und -Umweltbakterien. (3) Erhöhte QAAC Konzentrationen inhibieren den Abbau von Antibiotika was eine nichtabschätzbare Konsequenz für die Multiresistenzentwicklung bei Bakterien hat. In diesem Projekt ist geplant, die zunehmenden QAAC Konzentrationen seit Beginn der SARS-CoV-2 Pandemie in Kläranlagen und den beeinflussten Umweltkompartimenten zu messen. Des Weiteren sollen die Effekte auf die Antibiotikaresistenzgenverbreitung und Multiresistenzentwicklung bei potentiell Pathogenen und Umweltbakterien erfasst werden die in Kontakt mit den freigesetzten QAACs kommen.Unsere Probensets enthalten unter anderem monatlich gesammelte Schwebstoffproben des Flusses Saar sowie Abwasserzu- und abflussproben der Kläranlage sowie Proben von mit Abwasser bewässerten Böden aus Mexico City, die vor und nach März 2020 gesammelt wurden. Beide Probenahmeorte stehen in Zusammenhang mit nationalen und internationalen SARS-CoV-2 Hotspots. Basierend auf der Bedeutung des Umwelteinflusses der QAACs werden Inkubationsexperimente mit Boden und Flusswasser Inkubationsexperimente zu den Effekten der QAACs auf den Abbau von Pharmazeutika durchgeführt, was wiederum Konsequenzen auf Antibiotia (multi) resistenzentwicklung haben könnte. In einem multidisziplinären Ansatz soll unsere Studie die QAAC-„Footprint“ der Pandemie erfassen und ein realistisches Abbilden des Risikos der erhöhten QAAC Konzentrationen in der Umwelt als Konsequenz der SARS-CoV-2 Pandemie ermöglichen.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 510 |
| Kommune | 2 |
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| Wissenschaft | 4 |
| Zivilgesellschaft | 5 |
| Type | Count |
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| Chemische Verbindung | 29 |
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| Förderprogramm | 400 |
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| Text | 98 |
| unbekannt | 35 |
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| Boden | 913 |
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