„Richtige Desinfektion“ Warum die Wirksamkeitsprüfung und richtige
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Fachbereich Veterinärmedizin, Institut für Tier- und Umwelthygiene „Richtige Desinfektion“ Warum die Wirksamkeitsprüfung und richtige Anwendung von Desinfektionsmitteln auch zur Resistenzbekämfung wichtig ist Uwe Rösler Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 1 Reinigung und Desinfektion - Tierhaltungen - Tierarztpraxis - Praxisräume - Tierställe - Personal - Schlachthof - Lebensmittelverarbeitende Industrie - Tierseuchenbekämpfung Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 2 Definitionen Reinigung: möglichst vollständige, langdauernde Trennung von mindestens zwei Substanzen, die physikalisch miteinander verbunden, aneinander haften. Sensorisch sauber, optisch sauber, mikroskopisch sauber. Desinfektion: eine Maßnahme zur Inaktivierung von bestimmten Mikroorganismen unabhängig von ihrem Funktionszustand und/oder Viren zu einem „definierten Zweck“. Die früher oft genutzte Definition: „Desinfizieren heißt, einen Gegenstand in einen Zustand zu versetzen, in dem er nicht mehr infizieren kann“ geht meist zu weit. Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 3 Definitionen (2) Bakterizidie / Fungizidie / Sporozidie: irreversibler Zelltod von Bakterien / Pilzen/ Bakteriensporen Bakteriostase / Fungistase / Sporostase: reversible Vermehrungshemmung von Bakterien / Pilzen / Bakteriensporen Viruzidie: irreversible Schädigung von Viren, die den Verlust der Infektiosität zur Folge hat. Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 4 Leitsatz Erst Entwesung (Schädlingsbekämpfung), dann Reinigung, abschließend die Desinfektion! Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 5 Wirksamkeit der Reinigung und Desinfektion Desinfektionsmittelprüfung: 4 lg-Reduktion (Keimträger) Institut für Tier- und Umwelthygiene !!! Seite 6 Chemische Desinfektion Wiederstandsfähigkeit gegenüber Desinfektionsmitteln Mykoplasmen Viren mit Hüllen die meisten grampositiven Bakterien die meisten gramnegativen Bakterien Pilze und Pilzsporen einige grampositive Bakterien (z. B. Staphylokokken) einige gramnegative Bakterien (z. B. Pseudomonaden) Viren ohne Hülle säurefeste Bakterien (z. B. Tuberkelbakterien) Bakteriensporen Kokzidien Prionen Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 7 Chemische Verfahren Desinfektionsmittel (Wirkstoffgruppen) • • • • • • • • • Aldehyde Alkohole Chlor und Chlorabspalter Jodophore Sauerstoffabspalter Laugen Säuren Phenole Oberflächenaktive Substanzen - kationisch (Quats) - amphoter - anionisch Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 8 Anforderungen an das ideale Desinfektionsmittel • Breites Wirkungsspektrum oder hohe selektive Wirkung • Schnelle und irreversible Wirkung in der Gebrauchsverdünnung • Geringer Wirkungsverlust durch Milieueinflüsse (Eiweiß, pH-Wert, Temperatur, Kot) • Unschädlichkeit für Mensch und Tier, sowie für tierische Lebensmittel • Materialverträglichkeit • Gute Anwendungseigenschaften • Wirtschaftlichkeit Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 9 Desinfektion Wirkungsspektrum Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 10 Alkohole • Händedesinfektionsmittel • als 70%ige Lösung wirksam • 100% konserviert, < 30% unwirksam • Äthanol, Propanol, Isopropanol • Eingeschränktes Wirkungsspektrum • Hoher Eiweißfehler • toxisch (v.a. Methanol) • v.a. Händedesinfektion, Konservierungsmittel Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 11 Aldehyde • Sehr gute Wirksamkeit (1-3%ige Lösung) • Breites Wirkungsspektrum • Schnelle Wirkung • Irreversible Wirkung • Hohe Beeinflussbarkeit durch Umweltfaktoren - Eiweißfehler, - Temperaturabhängigkeit (<10oC, <5°C unwirksam) • Geringe Korrosivität • Toxizität (Formaldehyd: kanzerogen, teratogen) Verlust der Verkehrsfähigkeit von Formaldehyd ab Oktober 2018 • Formaldehyd, Glutaraldehyd, Glyoxal Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 12 Aldehyde Temperaturabhängigkeit der Wirkung von Aldehyden - notwendige Erhöhung der Gebrauchskonzentration bei Lufttemperaturen unter 20 °C (z. B. bei 15 °C Verdopplung der Gebrauchskonzentration) Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 13 Chlor und Chlorabspalter • Sehr gute Wirksamkeit • Breites Wirkungsspektrum • Schnelle Wirkung • Irreversible Wirkung • Hohe Beeinflussbarkeit durch Umweltfaktoren • • - Eiweißfehler, pH-abhängig (sauer gut wirksam) Chlorgas, Na-Hypochlorit (unterchlorige Säure) Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 14 Sauerstoffabspalter (Wasserstoffperoxid, Peressigsäure) • Sehr gute Wirksamkeit (0,1-1%ige Lösung) • Breites Wirkungsspektrum • Schnelle Wirkung • Irreversible Wirkung • Beeinflussbarkeit durch Umweltfaktoren - Eiweißfehler, pH-Abhängigkeit • Keine Temperaturabhängigkeit • Geringe Toxizität für Mensch und Tier (Kanzerogen?) • Gute Umweltverträglichkeit • Geringe Kosten • Hohe Korrosivität (Peressigsäure) • Norovirenwirksam Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 15 Quarternäre Ammoniumverbindungen (Quats) • Gute Wirksamkeit (2%ige Lösung) • Selektives Wirkungsspektrum • Hohe Beeinflussbarkeit durch Umweltfaktoren • - Temperatur, Eiweißfehler, Seifenfehler, • - pH-Wert (>7,0, sonst keine Wirkung) • Geringe Toxizität für Mensch und Tier • Gute Umweltverträglichkeit • Geringe Korrosivität • v.a. Lebensmittelindustrie • Resistenz-Inducer Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 16 Wirksamkeit der Desinfektion in Abhängigkeit vom Material Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 17 Kontrolle der Desinfektion Entnahmestellen • Leicht zu reinigende/desinfizierende Stellen (n ≥ 10) • schwer zu reinigende/desinfizierende Stellen (n ≥ 10) Interpretation • Alle Proben von leicht zu reinigenden/desinfizierenden Stellen müssen negativ sein • mind. 90 % der Proben von schwer zu reinigenden/desinfizierenden Stellen müssen negativ sein Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 18 Kontrolle der Desinfektion Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 19 Stallhygiene und Desinfektion Unsicherheiten bei Zulassung und Wirksamkeitsnachweis von Desinfektionsmitteln • Es herrschen derzeit beträchtliche Unsicherheiten hinsichtlich • künftiger Zulassung und Verkehrsfähigkeit von Desinfektionsmitteln (Bioziden) • den notwendigen Wirksamkeitsnachweisen • Relevanz der “DVG-Listung” von Desinfektionsmitteln • Es gibt ein ständig wachsende Zahl von Berichten über DesinfektionsmittelResistenzen, auch mit co-Induction von Antibiotika-Resistenzen Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 20 Biozid-Zulassung • gemäß Biozidprodukte-VO (EU) Nr. 528/2012) • 2-stufiges Verfahren • Notifizierung und Bewertung von Wirkstoffen ECHA, BAuA • für Humanmedizin, Tierhaltungsbereich, Lebensmittelbereich, Häuslicher Bereich • Zulassung von Biozid-Produkten • für klassische Desinfektionsmittel etabliert, für in situ-Produkte noch unklar • noch nicht mgl. für Verfahren z.B. Aerosoldesinfektion • sehr langwieriges Verfahren, enorme Kosten • nur für wirtschaftlich interessante Wirkstoffe mit Planungssicherheit Verlust einiger Wirkstoffe • Wirkstoffverfahren nur für Firmenkonsortien zu bewältigen Monopolisierung und Kostensteigerung Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 21 DVG - Listung • auf Basis von EN-Prüfnormen, wenn etabliert • Tierhaltung Bakterizidie, Levoruzidie, Fungizidie • Lebensmittelbereich Bakterizidie, Levoruzidie, Fungizidie Fleischbereich (gering belastet), Milchbereich, Großküche • spezifische DVG-Prüfnormen (noch) für: • Tierhaltungsbereich: Viruzidie, Parasitenwirksamkeit (Kokzidien, Spulwürmer), Tuberkulozidie • Lebensmittelbereich: Viruzidie; Fleischbreich (belastet) Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 22 DVG - Listung • Unterschiede zu den “reinen” EN-Prüfnormen • Unabhängigkeit: Begutachtung durch unabhängige Fachgutachter • Wiederholbarkeit: Versuchswiederholungen, zwei Gutachter (Eckwertprüfung) • Prüfung auf Validität: gründliche Prüfung der GA durch DVG-Ausschuss • Praxisrelevanz: z.B. Viruzidie (Keimträgertest), belasteter Fleischbereich, MHK (Biozidresistenzen) • Listung von Desinfektionsverfahren: • keine EN-Prüfmethodik etabliert • je nach Fragestellung durch ein individuell durch den DVG-Ausschuss festgelegtes Prüfprozedere für chemische und physikalische Verfahren erstes Verfahren “DVG-gelistet” Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 23 DVG – Listung, Aussagekraft • Nur Einsatz geprüfter/gelisteter Desinfektionsmittel (DVG, siehe Desinfektions-RL des BMEL) mit den vorgeschriebenen/”gelisteten” Konzentrationen und Einwirkzeiten!!! • EN-Prüfnormen (“IHO-Liste”) Mittel ist prinzipiell wirksam (keine Anwendungsempfehlung) • DVG-Prüfrichtlinien (“DVG-Liste”) Mittel ist unter den Bedingungen der Nutztierhaltung wirksam (= Anwendungsempfehlung) und auch gegen verschiedene Erregergruppen Testbedingungen: geringe und hohe organische Belastung (Verschmutzung) auf glatten (Edelstahl-) und rauhen (Holz-) Flächen Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 24 DVG - Listen Lebensmittelbereich Mit derzeit 42 gelisteten Produkten & 1 gelistetem Verfahren Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 25 DVG - Listen Tierhaltungsbereich Mit derzeit 87 gelisteten Produkten Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 26 DVG - Listen Bereich Tierärztliche Praxis und Tierheime Mit derzeit 6 gelisteten Produkten Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 27 Neue Ausschuss-Homepage www.desinfektion-dvg.de Desinfektion in der Lebensmittelkette Biozid-Resistenzen? Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 29 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Intrinsische Resistenz: • natürliche, chromosomal codierte Resistenz (Unempfindlichkeit/Tenazität) • determiniert das prinzipelle Wirkungsspektrum eines Desinfektionsmittels • Spezialform: “Phänotypische Resistenz” z.B. in Biofilmen Erworbene (extrinsische) Resistenz: • durch Mutation (chromosomal) • durch Aufnahme mobiler genetischer Elemente (= horizontaler Gentransfer) sehr leicht übertragbar (Plasmide) oft gemeinsam mit Antibiotika- und Metall-Resistenzen Mögliche wechselseitige Co-Selektion Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 30 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Co-Selektion bei Vorliegen von Mehrfachresistenzen gegen Mikrobiozide Resistenz/Co-Selektion: Penicilline, Cephalosporine, Streptomycin/Spektinomycin, Sulphonamide, Carpapeneme, (QAVs) Co-Selektion möglich durch Desinfektionsmittel, Schwermetalle, (Herbizide) Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 31 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Wirkprinzip vs. Desinfektionsmittelresistenz: Wirkmechanismus Chemische Reaktion / kovalente Bindung • Oxidation/Oxidierung, insb. von thiolhaltigen Proteinen und Enzymen • Alkylierungsreaktionen von Amino-, Imino-, Amid-, Carboxyl- und Thiolgruppen • Zerstörung von Zytoplasmamembranen und Denaturierung von Proteinen und DNA Stoffgruppe Besonderheiten Hypochlorite, O2-Abspalter Aldehyde (Glutaraldehyd, Formaldehyd) Weitgehend Konzentrationsunabhängig Laugen, Org. Säuren Ionische Interaktion/Bindung • Elektrostatische Interaktion mit Phospholipiden der Zellmembran QAVs, Chlorhexidin, Biguanide Physikalische Interaktion • Trennung/Auflösung der Phospholipiddoppelschicht Alkohole, Phenole, Tenside Institut für Tier- und Umwelthygiene Stark Konzentrationsabhängig Seite 32 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Antibiotika- vs. Desinfektionsmittelresistenz: • Antibiotika haben meist nur eine spez. Targetstruktur einzelne Mutation kann bereits Resistenz hervorrufen (z.B. PbP2b bei MRSA) hohe Wahrscheinlichkeit einer Resistenzinduktion Co-Induktion von Desinfektionsmittelresistenzen unwahrscheinlich/selten • Desinfektionsmittel haben meist mehrere Targetstrukturen mehrere Mutationen für Resistenzbildung erforderlich (Mehrschrittresistenz) geringere Wahrscheinlichkeit einer Resistenzinduktion Co-Induktion von Antibiotikaresistenzen häufig Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 33 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Resistenzen bei folgenden Stoffklassen: • QAV, insbesondere Benzalkoniumchlorid Inaktivierung/down-Regulation von Porinen, Überexpression von Effluxpumpen Häufige Co-Induktion von Antibiotikaresistenzen • Chlorhexidin Inaktivierung/Modifikation von Porinen, Überexpression von Effluxpumpen Co-Induktion von Desinfektionsmittelresistenzen • selten auch Aldehyde und Sauerstoffabspalter Formaldehyd Formaldehyddehydrogenase Sauerstoffabspalter Proteine mit antioxidativer Wirkung plus Endonuklease IV zur Resparatur radikalinduzierter DNA-Schäden Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 34 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Was bedeutet das praktisch? Braoudaki et al. (2004): J Clin Microb, 42, 73-78 Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 35 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Toleranzinduktion gegen Peressigsäure originäre MHK MHK nach subinhibitorischen Desinfektionsmittelkonzentrat. MHK nach Stabilitätspassagen E. faecium DSM 2918 0,1% 0,25% 0,25% 0,1% 0,1% E. faecium B1 0,1% 0,25% 0,25% 0,1% 0,1% E. coli DSM 682 0,1% 0,25% 0,1% 0,1% - E. coli B1 0,1% 0,25% 0,25% 0,1% 0,1% E. coli (ESBL+) 09E915 0,1% 0,1% 0,25% - 0,1% E. coli (ESBL+) B1 0,1% 0,25% 0,25% 0,1% 0,1% Tabelle 1: ausgewählte Testkeime im Verlauf der Passagen mit Peressigsäure MHK-Erhöhungen insgesamt: Enterococcus spp. E. coli E. coli (ESBL) Institut für Tier- und Umwelthygiene 20/20 14/20 8/20 Seite 36 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Kreuzresistenzen zu Antibiotika? • Triclosan Beta-Laktame, Chloramphenicol, Tetracykline, Fluorochinolone, Imipenem • QAV, insbesondere Benzalkoniumchlorid Beta-Laktame, Chloramphenicol, Tetracyclin, Imipenem • Chlorhexidin Beta-Laktame, Polymyxin B, Gentamycin, Fluorochinolone Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 37 Resistenzen gegen Desinfektionsmittel Kreuzresistenzen zu Antibiotika Buffet et al. (2012): Veterinary Microbiology Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 38 Zusammenfassung Biozid-Resistenzen • Insbesondere Quaternäre Amoniumverbindungen, Chlorhexidin und Triclosan sind Desinfektionsmittel für erhöhter Resistenzbildung: Eingeschränktes Wirkungspektrum Teils Co-Induktion von Antibiotikaresistenzen Problem: mehr als 2/3 der Desinfektionsmittel im Lebensmittelbereich sind QAVs Alternativen?: Chlor- und Sauerstoffabspalter, EtOH, Säuren Frage: Anteil an der AB-Resistenzproblematik in KH und der Tierhaltung? Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 39 Zusammenfassung Biozid-Resistenzen • Gegen jedes Biozid, also auch Desinfektionsmittel kann es zu einer Resistenzbildung kommen! immer richtige Einwirkzeit und Konzentration des Desinfektionsmittels beachten Anwendungsinformationen/-empfehlungen müssen valide sein • Unsachgemäßer Einsatz kann, ein sich ausbreitendes Resistenzproblem (auch hinsichtlich Antibiotikaresistenzen) verursachen. Wirkungsspektrum, Konzentration, Einwirkzeit, Anwendungstemperatur • Insbesondere Quaternäre Amoniumverbindungen, Chlorhexidin und Triclosan sind Desinfektionsmittel für erhöhter Resistenzbildung: Teils Co-Induktion von Antibiotikaresistenzen Problem: mehr als 2/3 der Desinfektionsmittel im Lebensmittelbereich sind QAVs Alternativen?: Chlor- und Sauerstoffabspalter, EtOH, Säuren Frage: Anteil an der AB-Resistenzproblematik in KH und der Tierhaltung? Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 40 Stallhygiene und Desinfektion Wie ist die Praxis? Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 41 Bedeutung von Reinigung und Desinfektion - Beispiel La-MRSA Beprobungszeitpunkt Umgebung Abferkelstall Umgebung Flatdeck Sockentupfer Nase Vaginal Ferkel 1 Ferkel 2 Sau 1 Ferkel 3 Nase Vaginal Ferkel 1 Ferkel 2 Sau 2 Ferkel 3 Nase Vaginal Ferkel 1 Ferkel 2 Sau 3 Ferkel 3 Nase Vaginal Ferkel 1 Ferkel 2 Sau 4 Ferkel 3 Sucheber Einstallen i. d. max. 48 h vor Abferkelstall der Geburt - - - - EH-Teilprojekt von T. Blaha et al., TiHo Hannover, 2012 n.u. - - - - max. 24 h Ende nach Geburt beim Absetzen Deckzentrum + + + + + + + + + + + + + + + + + - Ende Flatdeck + + + + + + + + + + + + + Bedeutung von Reinigung und Desinfektion - Beispiel La-MRSA Einstallen i. d. max. 48 h vor Beprobungszeitpunkt Abferkelstall der Geburt Umgebung Abferkelstall Umgebung Flatdeck Sockentupfer n.u. Nase Sau 1 Vaginal Ferkel 1 Ferkel 2 Ferkel 3 Nase Sau 2 Vaginal Ferkel 1 Ferkel 2 Ferkel 3 Nase Sau 3 Vaginal Ferkel 1 Ferkel 2 Ferkel 3 Nase Sau 4 Vaginal Ferkel 1 Ferkel 2 Ferkel 3 Sucheber + = positiv n.u.= nicht untersucht - = negativ EH-Teilprojekt von T. Blaha et al., TiHo Hannover, 2012 max. 24 h nach der Geburt beim Absetzen + - Ende Deckzentrum - Ende Flatdeck + + + + + + + + + + + + + + - Bedeutung von Reinigung und Desinfektion - Beispiel CPE Schweinebestand; 10 Ställe, eine davon beprobt; Jahr 2011 Insgesamt ca. 1/3 aller Proben VIM1-positiv Nachweis auch in Vektoren: Mäuse, Fliegen Resistenz/Co-Selektion: Penicilline, Cephalosporine, Streptomycin/Spektinomycin, Sulphonamide, Carpapeneme, Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 44 Bedeutung von Reinigung und Desinfektion - Beispiel CPE Schweinebestand; 10 Ställe, alle davon beprobt; Jahr 2015 • • • 10 mal 50 Einzelkotproben (n=500) 10 x 2 Sockentupfer Je eine Sammelstaubprobe Im gesamten Bestand keine CPE mehr nachweisbar Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 45 46 Danke für die Aufmerksamkeit Zentrum für Infektionsmedizin (RvO) mit dem Institut für Tier- und Umwelthygiene Robert von Ostertag Künftiges Tiermedizinisches Zentrum für Resistenzforschung (TZR, Forschungsbau nach Art. 91b GG) der FU Berlin; Skizze: Gerber Architekten Institut für Tier- und Umwelthygiene Seite 46
