Einflussfaktoren auf die Kolonisierung von Clostridioides difficile bei Neugeborenen und Säuglingen – eine epidemiologische Studie

Factors Influencing the Colonization of Clostridioides difficile in Newborns and Infants – An Epidemiological Study

by Isabel Simone Simon née Simon
Doctoral thesis
Date of Examination:2026-01-28
Date of issue:2025-12-16
Advisor:Prof. Dr. Uwe Groß
Referee:Prof. Dr. Uwe Groß
Referee:Prof. Dr. Christiane Lex
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-11699

 

 

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Abstract

English

An infection with Clostridioides difficile is the most common cause of antibiotic-associated diarrhea in adults worldwide. Due to the increasing incidence of clinically manifest C. difficile infections (CDI), the associated rise in mortality, and the economic burden on healthcare systems, C. difficile remains a major focus of current research. As a spore-forming, gram-positive rod-shaped bacterium, C. difficile is environmentally resistant and can spread rapidly. Its key virulence factors are the toxins it produces. In recent years, particularly high C. difficile colonization rates have been observed in children, including colonization with toxigenic strains. Fortunately, children are only rarely affected by CDI. The reasons for this remain incompletely understood. Our study aimed to identify potential factors influencing C. difficile colonization in newborns and infants. We conducted a multicenter, prospective, epidemiological cohort study and enrolled 214 newborns. Data collection focused on the first six months of life. Two study centers—Göttingen and Darmstadt—participated. We analyzed stool samples starting at birth and collected data on potential influencing factors using parent questionnaires beginning in the first month of life. Detection of C. difficile was performed through culture followed by bacterial identification via MALDI-TOF MS. Of the 214 children, 107 (50.2%) were male, and 197 (86.1%) were full-term newborns. The prevalence of C. difficile detection during the first year of life was 22.4%, with the highest prevalence of toxigenic strains (6.8%) occurring in the 6th month of life. We examined factors known from the literature to influence C. difficile colonization of the gut (prematurity, breastfeeding, presence of animals in the home environment, antibiotic therapy). Our study showed an age-dependent increase in C. difficile colonization. Breastfeeding was identified as a significant protective factor against colonization. Different feeding patterns also had a significant effect on C. difficile colonization. A mixed diet consisting of breast milk, infant formula, and complementary foods/purees was associated with the lowest likelihood of C. difficile occurrence. Although more preterm than full-term infants were colonized with C. difficile, the difference between the groups was not statistically significant. Likewise, no significant association was found between the presence of animals in the home environment and the likelihood of C. difficile colonization. However, children living with animals were significantly less likely to be colonized with a toxigenic C. difficile strain. More children who had received antibiotic therapy were colonized with C. difficile, but no significant effect of antibiotic therapy could be demonstrated. Most of our findings are consistent with those of other pediatric cohort studies and support their conclusions. Hypotheses such as preterm infants being more likely to be colonized with C. difficile, children living with animals having higher colonization rates, or antibiotic therapy increasing the likelihood of colonization could not be confirmed, due to the lack of statistically significant differences between the groups.
Keywords: clostridioides difficile

German

Eine Infektion mit Clostridioides difficile ist weltweit die häufigste Ursache für die Antibiotika-assoziierte Diarrhoe bei Erwachsenen. Aufgrund der ansteigenden Inzidenz von klinisch- manifesten C. difficile Infektionen (CDI), der damit verbundenen ansteigenden Mortalität sowie der wirtschaftlichen Auswirkungen auf das Gesundheitssystem, ist C. difficile wichtiger Bestandteil aktueller Forschung. Als sporenbildendes, grampositives Stäbchenbakterium ist C. difficile umweltresistent und kann sich schnell verbreiten. Die wesentlichen Virulenzfaktoren sind die Toxine, die C. difficile bildet. In den letzten Jahren zeigten sich vor allem bei Kindern hohe C. difficile- Kolonisierungsraten, auch mit toxigenen Stämmen. Glücklicherweise sind Kinder in den seltensten Fällen von einer CDI betroffen. Die Gründe dafür sind weiterhin unvollständig geklärt. Mit unserer Studie sollten potenzielle Einflussfaktoren herausgefunden werden, die eine C. difficile-Besiedlung bei Neugeborenen und Säuglingen beeinflussen. Wir führten eine multizentrische, prospektive, epidemiologische Kohortenstudie durch und schlossen 214 Neugeborene in die Studie ein. Der Fokus der Datenerhebung lag auf den ersten sechs Lebensmonaten. Die zwei Studienzentren Göttingen und Darmstadt nahmen an der Studie teil. Wir untersuchten Stuhlproben ab der Geburt und erhoben die Daten zu den Einflussfaktoren mittels Elternfragebögen ab dem 1. Lebensmonat. Der Nachweis von C. difficile erfolgte nach kultureller Anzucht und bakterieller Identifizierung mittels MALDI-TOF-MS. Von den 214 Kindern waren 107 (50.2%) männlich und 197 (86.1%) Reifgeborene. Die Prävalenz des C. difficile-Nachweises betrug 22.4% für das erste Lebensjahr, wobei die höchste Prävalenz toxigener Stämme in den ersten sechs Lebensmonaten bei 6.8% im 6. Lebensmonat lag. Es wurden Einflussfaktoren untersucht, bei denen aus der Literatur bekannt ist, dass sie die C. difficile-Kolonisation des Darms beeinflussen (Frühgeburtlichkeit, Stillen, Tiere in der Umgebung, Antibiotikatherapie). Unsere Studie zeigte einen altersabhängigen Anstieg der Besiedlung mit C. difficile. Stillen wurde als signifikanter protektiver Faktor gegen die Kolonisation mit C. difficile identifiziert. Zusätzlich zeigten die unterschiedlichen Fütterungsarten einen signifikanten Einfluss auf die C. difficile-Besiedlung. Dabei ging die Ernährung mit einem Mix aus Muttermilch, Säuglingsnahrung und Beikost/Brei mit der geringsten Auftretenswahrscheinlichkeit für C. difficile einher. Obwohl mehr Frühgeborene als Reifgeborene mit C. difficile besiedelt waren, bestand kein signifikanter Unterschied zwischen diesen Gruppen. Auch für den Einflussfaktor Tiere in der Umgebung ergaben sich keine signifikanten Ergebnisse für die Auftretenswahrscheinlichkeit von C. difficile. Es zeigte sich allerdings, dass Kinder mit Tieren in der Umgebung signifikant seltener mit einem toxigenen C. difficile-Stamm besiedelt sind. Es waren mehr Kinder, die eine antibiotische Therapie erhalten haben, mit C. difficile besiedelt. Ein signifikanter Einfluss der Antibiotikatherapie ließ sich jedoch nicht eruieren. Die meisten Ergebnisse unserer Studie decken sich mit denen anderer Kohortenstudien von Kindern und unterstützen diese. Thesen wie zum Beispiel dass Frühgeborene eher mit C. difficile besiedelt sind, dass Kinder mit Tieren in ihrer Umgebung häufiger mit C. difficile besiedelt sind oder dass die Gabe von Antibiotika die Wahrscheinlichkeit für eine Besiedlung mit C. difficile erhöht, konnten wir aufgrund einer fehlenden Signifikanz der Unterschiede zwischen den Gruppen nicht bestätigen.