Molekulare Verwandtschaftsbeziehungen von Clostridioides difficile-Isolaten der Ribotypen 015, 027, 046, 106 und 176 bei Patienten des Universitätsklinikums des Saarlandes und phylogenetischer Vergleich mit Stämmen aus Deutschland

Zusammenfassung Das vermehrte Auftreten von Antibiotika-assoziierten Durchfallerkrankungen stellt eine zunehmende Herausforderung für unser Gesundheitssystem dar. Der Großteil dieser Erkrankungen wird durch Clostridioides difficile (C. difficile) ausgelöst, ein Bakterium, welches sich häufig über nosokomiale Infektionen verbreitet. Von besonderem Interesse sind hierbei einige im Verlauf der letzten Jahre zunehmend vorkommende Isolattypen, welche meist zu schwerer verlaufenden C. difficile Infektionen (CDI) führen. Diese werden in der Fachliteratur als „hypervirulente Ribotypen (RTs)“ bezeichnet. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Verwandtschaftsbeziehungen unter einer Auswahl an Isolaten relevanter RTs darzustellen und die genetische Vernetzung dieser, sowie ihre Tendenz zum Clustering am Universitätsklinikum des Saarlandes (UKS) und auf bundesdeutscher Ebene zu erfassen. Hierbei wurde sich vor allem auf RTs konzentriert, welche bereits in der Vergangenheit mit schwer verlaufenden CDI in Verbindung gebracht werden konnten (z.B RT027, RT176). Parallel hierzu wurde der Großteil der untersuchten Isolate einer Resistenztestung unterzogen, um Einblicke in die Tendenz der RTs zur Ausbildung von im klinischen Alltag relevanten Antibiotikaresistenzen zu gewinnen. Durch diese Surveillance-Maßnahme konnten die Ausbreitung der untersuchten Stämme erfasst und Aussagen über die Wirksamkeit von Hygienemaßnahmen getroffen werden. Die Typisierung erfolgte mittels „multi-locus-variable-number-tandem-repeat-analysis“ (MLVA). Insgesamt wurden 234 Isolate der RTs RT015, RT027, RT046, RT106 und RT176 vom UKS und externen Einsendern aus Deutschland analysiert. Zusätzlich wurden für alle aus dem UKS stammenden Isolate, welche höhergradige Verwandtschaftsbeziehungen, also eine Summed Tandem-Repeat-Differenz (STRD) von ≤ 5 zueinander aufwiesen, die Verlegungshistorien der entsprechenden Patienten während ihrer Behandlung ausgewertet. Hierdurch konnten Rückschlüsse auf potentielle Übertragungswege gezogen werden. Insgesamt erwiesen sich 146 der typisierten Isolate als verwandt (STRD ≤ 10). Diese ließen sich für Deutschland, bzw. das UKS teilweise zu aus mehreren genetisch ähnlichen Isolaten bestehenden Clustern zusammenfassen. Für 202 der typisierten Isolate (202/234) erfolgte eine Resistenztestung gegenüber den Antibiotika Clarythromycin, Rifampicin, Metronidazol, Vancomycin und Moxifloxacin. Hierbei fielen weit verbreitete Resistenzen gegenüber Clarithromycin und Moxifloxacin auf. Weiter lagen in mehreren Fällen Resistenzen gegenüber Rifampicin vor. Die Auswertung der Verlegungshistorien bestätigte, dass fulminant verlaufende CDIs häufig auf nosokomiale Geschehen zurückzuführen sind. Gleichzeitig fanden sich Hinweise darauf, dass auch ambulante Übertragungen und Übertragungen durch teilstationäre Behandlungen eine relevante Rolle bei der Verbreitung von hypervirulenten RTs spielen. Dies lässt ein zukünftiges Monitoring des Erregers auch in diesen Settings als sinnvoll erscheinen.Abstract The increased occurrence of antibiotic-associated dysentery is an important challenge for our health system. The majority of these diseases are caused by Clostridioides difficile (C. difficile), a bacterium common cause for nosocomial infections. Certain lineages of C. difficile which increasingly occurred over the last few years and usually cause more severe infections are of special interest. The literature is referring to these as „hypervirulent ribotypes (RTs)“. The aim of this thesis was to show relationships among a selection of isolates of clinically relevant RTs and to record the genetic similarities of these, as well as their tendency towards clustering at the Saarland University Hospital (UKS) and at state level. The focus was put mainly on RTs which, in the past, had been associated with fulminant CDIs (e.g RT027, RT176). At the same time, the majority of the isolates were examined in order to recognize antibiotic resistances of clinical relevance in patient care, like resistances against antibiotics used for therapie. This surveillance measure allowed us to record the distribution of the RTs examined and to judge the effectiveness of hygienic measures. The analyses were done by using multi-locus-variable-number-tandem-repeat-analysis (MLVA). A total of 234 isolates from the RTs RT015, RT027, RT046, RT106 and RT176 were analyzed. All isolates were provided by the UKS and by other hospitals from Germany. In addition, all transfer histories of patients infected by isolates which showed a close genetic relationship by MLVA were evaluated to identify potential transmission routes. A total of 146 of the typed isolates were found to be more closely related, which means that their summed-tandem-repeat-difference (STRD) was five or lower. For both, the UKS and Germany, these isolates could be organized into clusters of several isolates which showed high genetic similarities. 202 of the typed isolates (202/234) were tested for resistance to the antibiotics clarithromycin, rifampicin, metronidazole, vancomycin and moxifloxacin. These tests identified high resistance rates for clarithromycin and moxifloxacin. In addition, moderate resistances rates for rifampicin were found. The evaluation of the transfer histories confirmed that CDIs with a fulminant progression were often traced back to nosocomial events. At the same time, indications were found suggesting that outpatient transmissions and transmissions through day-care treatment might be also relevant for the dissemination of hypervirulent RTs. These findings indicate that a future monitoring of these patient groups will support a valid evaluation of the epidemiologic situation of C. difficile in Germany

Quantum-optical spectroscopy of a two-level system using an electrically driven micropillar laser as a resonant excitation source

Two-level emitters are the main building blocks of photonic quantum technologies and are model systems for the exploration of quantum optics in the solid state. Most interesting is the strict resonant excitation of such emitters to control their occupation coherently and to generate close to ideal quantum light, which is of utmost importance for applications in photonic quantum technology. To date, the approaches and experiments in this field have been performed exclusively using bulky lasers, which hinders the application of resonantly driven two-level emitters in compact photonic quantum systems. Here we address this issue and present a concept for a compact resonantly driven single-photon source by performing quantum-optical spectroscopy of a two-level system using a compact high-β microlaser as the excitation source. The two-level system is based on a semiconductor quantum dot (QD), which is excited resonantly by a fiber-coupled electrically driven micropillar laser. We dress the excitonic state of the QD under continuous wave excitation, and trigger the emission of single photons with strong multi-photon suppression (g(2)(0)=0.02) and high photon indistinguishability (V = 57±9%) via pulsed resonant excitation at 156 MHz. These results clearly demonstrate the high potential of our resonant excitation scheme, which can pave the way for compact electrically driven quantum light sources with excellent quantum properties to enable the implementation of advanced quantum communication protocols.EC/FP7/615613/EU/External Quantum Control of Photonic Semiconductor Nanostructures/EXQUISITEDFG, 43659573, SFB 787: Halbleiter - Nanophotonik: Materialien, Modelle, Bauelement

Photon-statistics excitation spectroscopy of a single two-level system

The research leading to these results has received funding from from the European Research Council (ERC) under the European Union’s Seventh Framework ERC Grant Agreement No. 615613 and from the German Research Foundation via Project No. RE2974/5-1.We investigate the influence of the photon statistics on the excitation dynamics of a single two level system. A single semiconductor quantum dot represents the two level system and is resonantly excited either with coherent laser light, or excited with chaotic light, with photon statistics corresponding to that of thermal radiation. Experimentally, we observe a reduced absorption cross section under chaotic excitation in the steady-state. In the transient regime, the Rabi oscillations observable under coherent excitation disappear under chaotic excitation. Likewise, in the emission spectrum the well-known Mollow triplet, which we observe under coherent drive, disappears under chaotic excitation. Our observations are fully consistent with theoretical predictions based on the semi-classical Bloch equation approach.PostprintPeer reviewe

Handlungsempfehlungen für eine Reduzierung der kommunalen Flächen(neu)inanspruchnahme in der Praxis

Zu Projektbeginn erfolgten ausführliche Untersuchungen und Analysen des Untersuchungsgebietes bezüglich der raum- und siedlungsstrukturellen Ausgangssituation, der Situation der öffentlichen Haushalte oder der Kooperation in der Untersuchungsregion – als Ergebnisse sei hier auf die Bände 01 und 03 der Schriftenreihe des Forschungsverbundes verwiesen. Um problemorientiert und situationsspezifisch Handlungsbedarfe und Empfehlungen für ein kooperatives, regionales Flächenmanagement ableiten zu können, wurden die Gemeinden der Untersuchungsregion mittels einer Clusteranalyse zu ähnlichen Gemeindetypen gruppiert. Das Ergebnis stellt Band 02 der Schriftenreihe dar. Zusätzlich wurde eine Modellierung der zukünftigen Verkehrsnachfrage durchgeführt – Band 04 enthält die Ergebnisse. Ausführlich wurden Inhalte der überörtlichen Planwerke, der Stand der Fachdiskussion, die gemeindlichen Planungsabsichten und Kooperationen untersucht. Im Ergebnis wurden Handlungsziele und Maßnahmen abgeleitet, welche aus Perspektive des Forschungsverbundes zur Erreichung der Zielstellung beitragen können. Die Untersuchungsergebnisse sind in den Bänden 05 und 06 veröffentlicht. Final wurden die den diversen Ebenen für eine Verfolgung flächenpolitischer Ziele zur Verfügung stehenden Instrumente sowie die kooperativen Ansätze im Untersuchungsgebiet dahingehend bewertet, ob und wie sie zur Beförderung eines kooperativen regionalen Flächenmanagement beitragen. Die Ergebnisse dieser Defizitanalyse bildeten die Grundlage für die Ableitung der Handlungsempfehlungen und sind in Band 09 enthalten

Unterirdische Deponie industrieller Abprodukte - cyanidhaltige Härtereialtsalze

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A functional network driven by microRNA-125a regulates monocyte trafficking in acute inflammation

During the onset of acute inflammation, rapid trafficking of leukocytes is essential to mount appropriate immune responses towards an inflammatory insult. Monocytes are especially indispensable for counteracting the inflammatory stimulus, neutralising the noxa and reconstituting tissue homeostasis. Thus, monocyte trafficking to the inflammatory sites needs to be precisely orchestrated. In this study, we identify a regulatory network driven by miR-125a that affects monocyte adhesion and chemotaxis by the direct targeting of two adhesion molecules, i.e., junction adhesion molecule A (JAM-A), junction adhesion molecule-like (JAM-L) and the chemotaxis-mediating chemokine receptor CCR2. By investigating monocytes isolated from patients undergoing cardiac surgery, we found that acute yet sterile inflammation reduces miR-125a levels, concomitantly enhancing the expression of JAM-A, JAM-L and CCR2. In contrast, TLR-4-specific stimulation with the pathogen-associated molecular pattern (PAMP) LPS, usually present within the perivascular inflamed area, resulted in dramatically induced levels of miR-125a with concomitant repression of JAM-A, JAM-L and CCR2 as early as 3.5 h. Our study identifies miR-125a as an important regulator of monocyte trafficking and shows that the phenotype of human monocytes is strongly influenced by this miRNA, depending on the type of inflammatory stimulus

Instrumentendiskussion: die Eignung raumwirksamer Instrumente und kooperativer Ansätze zur Verfolgung flächenpolitischer Strategien

Mit Hilfe des gegenwärtigen raumplanerischen Instrumentariums gelingt es nicht, auf das Flächensparziel hinzuwirken. Dabei stellt sich die Frage, ob diese Instrumente nicht konsequent angewandt werden oder ob sie zur Umsetzung des 30-ha-Ziels nicht geeignet sind. Dieser Frage soll im vorliegenden Band 08 nachgegangen werden. Sowohl die bekannten formellen und informellen Instrumente der Raumplanung als auch fiskalische (Anreiz-) Instrumente werden dahingehend untersucht, ob sie zur Umsetzung des Flächensparziels beitragen können oder ob Defizite vorliegen. Zudem wird der zunehmenden Bedeutung von zwischengemeindlichen Kooperationen bei der Zielstellung des Flächensparens Rechnung getragen, indem untersucht wird, ob Kooperationen bei der Flächenpolitik einen gangbaren Weg zur Reduzierung der Flächen(neu)inanspruchnahme bieten können. Dieser Ansatz umfasst auch die Beurteilung, ob möglicherweise aufgrund des bestehenden formaler Instrumentariums Kooperationen erschwert werden. Als Ergebnis dieser Analyse werden Handlungsfelder aufgezeigt, in welchen die vom Forschungsverbund definierten Akteure – Gemeinde, Regionalplanung und Land – tätig werden können, um Kooperationen zu befördern oder Instrumente anzupassen bzw. neu zu etablieren. Die entsprechenden Handlungsempfehlungen für einen nachhaltigen Umgang mit Flächen sind schließlich Gegenstand des Ergebnisbandes 09

Flächenpolitische Ziele unter Schrumpfungsbedingungen in der Kernregion Mitteldeutschland: normative überörtliche Aussagen im Spiegel der Fachdiskussion

Die derzeit in der Planungspraxis vorzufindende Ausweisung von Siedlungsflächen führt zu einer erheblichen Änderung der bisherigen Siedlungsstrukturen. Weiterhin tritt verstärkt das Problem des Bevölkerungsrückgangs und der Alterung auf. Sowohl im bundesdeutschen Durchschnitt, insbesondere aber in Ostdeutschland, sinkt damit die Nutzungsdichte. Die höhere Inanspruchnahme von Flächen für Siedlungs- und Verkehrszwecke führt außerdem zu einem Verlust einer nicht erneuerbaren Gutes und verändert das Landschaftsbild. Sowohl im Wohn- als auch im gewerblichen Bereich werden die vorhandenen Potenziale zu wenig genutzt. Während innerstädtische Flächen brachfallen, erfolgt die Ausweisung neuer Baugebiete im Außenbereich. Mit einem nachhaltigen regionalen Flächenmanagement sollen der Flächenverbrauch reduziert und eine zukunftsfähige Raumstruktur entwickelt werden. Vor der Diskussion geeigneter Instrumente ist eine kritische Auseinandersetzung mit den gegenwärtigen flächenpolitischen Zielen und deren Optimierung erforderlich. In diesem fünften Band der KoReMi-Schriftenreihe werden daher die flächenpolitischen Ziele unter Schrumpfungsbedingungen diskutiert. Dabei wird zunächst ein theoretischer flächenpolitischer Zielkatalog erarbeitet, der Handlungsziele und Maßnahmen enthält und eine Ableitung flächenpolitischer Strategien ermöglicht. Diesem Katalog werden die gegenwärtigen normativen Aussagen der Landes- und Regionalplanung in der Kernregion Mitteldeutschland gegenübergestellt. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern eine wertvolle Grundlage für die Auseinandersetzung mit den gemeindlichen Entwicklungsperspektiven, die als Band 06 dieser Schriftenreihe veröffentlicht werden