Antibiotikum-érzékenységek Escherichia coli és Enterococcus spp. indikátor baktériumokból. izolált kacsákból Morogoro Municipality, Tanzánia
Módszerek
Vizsgálati terület és a kacsák mintavétele
Ezt a keresztmetszeti vizsgálatot Morogoro Municipality-ban végezték 2014 novembere és 2015 márciusa között, ahol 100 muskotálykacsából (Carina moschata) vettek mintát 26 háztáji állományból . A vizsgált kacsákat véletlenszerűen választották ki minden egyes állományból, ahol az állomány méretének 5-10%-ából vettek mintát. A mintába került madarak között 86 nőstény és 14 hím kacsa volt. A mintavétel előtt kérdőív segítségével összegyűjtötték a gazdálkodásra, a takarmányozásra, a fel nem használt antibiotikumok felhasználására és ártalmatlanítására vonatkozó alapvető információkat (Additional file 1). A kiválasztott kacsákat kézzel lefogták, és steril vattapamacsot helyeztek a kloákába a székletanyag gyűjtéséhez. A mintákat jégcsomaggal ellátott hűtőládában tárolták, majd elemzésre a Sokoine Mezőgazdasági Egyetem laboratóriumába szállították. A következetesség érdekében a laboratóriumi technológusok által a madarakból történő tamponmintavételre kiképzett két kutató mind a 100 kacsából vett mintát.
E. coli és Enterococcus spp. izolálása és azonosítása
A székletmintákat MacConkey agarra (Oxoid, Basingstoke, UK) ültették, és 24 órán keresztül aerob körülmények között inkubálták az E. coli izolálásához. A gyanús kolóniákat a kolónia morfológiája, a Gram-festés és a biokémiai vizsgálatok alapján azonosították. Az Enterococcus spp. izolálásához a mintákat Slanetz-Bartley agarra (Oxoid, Basingstoke, UK) ültettük, majd 48 órán át aerob körülmények között inkubáltuk, és a kolonialis morfológia és biokémiai tesztek alapján azonosítottuk. Az izolálás és azonosítás során az E. coli ATCC25922 és az Enterococcus faecium ATCC 2912 törzseket kontrolltörzsekként vettük figyelembe.
Antibiotikum-érzékenység
Minden E. coli és Enterococcus izolátum antibiotikum-érzékenységét korongdiffúziós módszerrel vizsgáltuk és a CLSI szerint értelmeztük. Az antimikrobiális érzékenységi vizsgálatot néhány olyan antibiotikummal szemben végeztük el, amelyeket Tanzániában a humán gyógyászatban gyakran használnak. Az E. coli esetében négy antibiotikumot vizsgáltak a megadott koncentrációban: ampicillin 10 µg, cefotaxim 30 µg, trimetoprim-szulfametoxin 25 µg és tetraciklin 30 µg. Az enterococcusokat ampicillin 10 µg, eritromicin 15 µg, rifampin 5 µg, tetraciklin 30 µg és trimetoprim-szulfametoxin 25 µg ellenében vizsgáltuk. Minden antibiotikum korong az Oxoid, Basingstoke, Egyesült Királyságból származott.
Etikai megfontolások
A vizsgálat elvégzéséhez a morogorói városi állattenyésztési tisztviselő adott engedélyt, a vizsgálat etikai jóváhagyását pedig a tanzániai Sokoine Mezőgazdasági Egyetem etikai bizottságai adták meg. A mintavétel előtt minden gazdától szóbeli beleegyezést kaptunk.
Eredmények
A 100 tenyésztett bélsármintából 91%-ban volt E. coli, amelyből 64 (70,3%) mutatott rezisztenciát a különböző vizsgált antibiotikumokkal szemben (1. táblázat). Az E. coli többszörös antibiotikum-rezisztenciát mutatott: 28 (30,8%) izolátum négy antibiotikummal szemben, 35 (38,5%) három antibiotikummal szemben, 13 (14,3%) két antibiotikummal szemben, 11 (12,1%) izolátum egy antibiotikummal szemben. Enterococcusokat izoláltak az összes mintából, és 42%-uk mutatott rezisztenciát a különböző vizsgált antibiotikumokkal szemben. Az Enterococcus izolátumok öt százaléka volt rezisztens az összes antibiotikummal szemben, 13% négy antibiotikummal szemben, 21% három antibiotikummal szemben, 26% két antibiotikummal szemben és 28% egy vizsgált antibiotikummal szemben. A kacsák tartására és az antibiotikum-maradványokhoz való lehetséges hozzáférésükre vonatkozó eredményeket a 2. táblázat foglalja össze. A 26 megkérdezett gazdálkodó 92,3%-a folytatott extenzív kacsagazdálkodást, ahol a kacsák kijutottak a lerakóhelyekre. A kacsák esetében nem számoltak be állatgyógyászati szerek beadásáról, de a válaszadók arról számoltak be, hogy más állatokat tetraciklinek/oxitetraciklinek alkalmazásával kezelnek.
Diszkusszió
A jelenlegi vizsgálat megállapította, hogy az E. coli izolációs aránya 91% volt, míg az összes kacsa Enterococcusokat hordozott, és az izolátumok magas arányban mutattak multiantibiotikum-rezisztenciát. Ez a tanulmány rávilágított arra, hogy a Tanzániában szabadon élő kacsákból származó indikátor baktériumok felhasználhatók az antibiotikum-rezisztencia vizsgálatában. Ez arra utal, hogy az antibiotikum-rezisztencia problémája széles körben elterjedt még az antibiotikum-terápiában nem részesülő állatokból származó baktériumizolátumokban is. Ennek közegészségügyi hatása van, mivel a kacsák a háztáji területek körül keresik a takarmányt, és ürüléküket mindenhová ürítik, és a rezisztens baktériumok bekerülhetnek az élelmiszerláncba, és hatással lehetnek az emberekre, vagy a rezisztens gén átkerülhet patogén baktériumokba .
Az e vizsgálat során izolált E. coli-ban az antibiotikum-rezisztencia becsült gyakorisága hasonló a Malajziában jelentett rezisztenciához . Nigériában alacsony, 8,6%-os prevalenciáról számoltak be, ami valószínűleg különböző antibiotikumok, például ofloxacin, nalidixinsav és gentamicin használatának köszönhető . Az antibiotikum-rezisztencia e vizsgálat során megfigyelt magas előfordulási gyakorisága valószínűleg a kacsák a széleskörű felhasználás miatt folyamatosan ki vannak téve az állati és emberi ürítésből származó antibiotikum-maradványoknak. A vizsgálatok azt mutatják, hogy az élelmiszer-állatoknál használt antibiotikumok rosszul szívódnak fel a bélben, és az alapvegyület a bélsárral ürül ki . Ezt több olyan tanulmány is alátámasztja, amelyek a szennyvízben és állati hulladékokban található antibiotikum-maradványok magas szintjéről számoltak be . Ezért a dögevő kacsák normál flórája folyamatosan ki van téve antibiotikum-maradékoknak, ami rezisztencia kialakulásához vezet, ahogyan azt ebben a vizsgálatban is megfigyelték.
A vizsgálatban használt többi antibiotikummal összehasonlítva az E. coli rezisztenciája az ampicillinnel szemben volt a legmagasabb (81%), hasonlóan egy korábbi szlovákiai jelentéshez, ahol a rezisztencia 87,8% volt . Általában a vizsgálatok azt mutatják, hogy az E. coli izolátumok 60-70%-a rezisztens az ampicillinnel szemben. Ennek oka lehet az ampicillin túl gyakori használata az emberi gyakorlatban, amelynek maradványai potenciális forrásai lehetnek a környezetszennyezésnek, ahol a kacsák takarmányt keresnek. A szulfametoxin esetében a rezisztencia 76%-os volt, ahogyan azt korábban Van Tuat is megállapította. A tetraciklin antibakteriális rezisztenciája ebben a vizsgálatban 59% volt, míg Szlovákiában 37,5%, Nigériában pedig 75%. Érdekes módon az E. coli 63%-os antibakteriális rezisztenciát mutatott a cefotaximmal szemben is, amely egy olyan antibiotikum, amelyet Tanzániában nem gyakran használnak az állatok kezelésében. A kacsák hozzáférhetnek a cefotaxim-maradványokhoz a szeméttelepeken, ahol emberi ürüléket és ártalmatlanított gyógyszermaradványokat találnak (2. táblázat). A cefotaximmal szembeni magas rezisztenciát figyeltek meg azonban a különböző egészségügyi létesítmények csatornarendszeréből izolált baktériumoknál .
A vizsgálatban az E. coli több antibiotikummal szembeni többszörös rezisztenciáját is megfigyelték. Az eredmények túl magasak voltak a Vietnamban végzett vizsgálathoz képest, ahol az E. coli többszörös antibiotikum-rezisztenciája négy antibiotikummal szemben 16,7%, három antibiotikummal szemben 20% és két antibiotikummal szemben 23,3% volt . A többszörös gyógyszerrezisztencia előfordulása arra utalt, hogy az állatállomány a rezisztens baktériumok rezervoárjaként játszott szerepet a környezetszennyezésben . Megállapították, hogy az antibiotikumoknak kitett állatok bélrendszeréből izolált baktériumpopulációk ötször nagyobb valószínűséggel voltak rezisztensek egy adott antibiotikummal szemben. A nem rezisztens baktériumok általában a rezisztens baktériumoktól szerzik meg a kromoszómán kívüli antibiotikum-rezisztencia plazmidokat (R-plazmidok), amikor szoros érintkezésben vannak . A megfigyelt rezisztencia kialakulásához hozzájárulhat az antibiotikumok ésszerűtlen használata, amely jelentős mennyiségű maradékot juttat a környezetbe. A rezisztencia kialakulásának további okai lehetnek a széles spektrumú antibiotikumok könnyű hozzáférhetősége és elterjedt használata a fertőzések feltételezett kezelésében, még az egészségügyi intézményekben is. A fertőzésellenőrzési programok részeként az antibiotikum-használatra vonatkozó előírások végrehajtásának hiánya jelentős mértékben befolyásolhatta a rezisztenciaeredmények mintázatát.
Az Enterococcus spp. az emberi és állati bélrendszer természetes komensáljai. Minden vizsgált kacsa béltartalmában Enterococcus spp. volt, amely 42%-os rezisztenciát mutatott a különböző vizsgált antibiotikumokkal szemben. Mindazonáltal a vizsgálat eredményei magas rezisztenciát mutattak a rifampinnal (62%), az ampicillinnel (62%) és a tetraciklinnel (42%) szemben. Az izolátumok több mint 65%-ánál többféle gyógyszerrel szembeni rezisztencia is megfigyelhető volt. Amint azt korábban megállapítottuk, a baktériumok különböző antibiotikumokkal szembeni megfigyelt rezisztenciája a gyógyszerek kacsáknál történő használatának hiányában a környezetbe kerülő maradványok miatt lehet, ahol a kacsák dögevők, könnyen ki lehetnek téve az antibiotikumoknak és más rezisztens baktériumoknak. Amikor a rezisztens baktériumok érintkeznek a nem rezisztens baktériumokkal, genetikai anyagok cseréjére kerülhet sor, és a rezisztens gén megszerezhető. Máshol tanulmányok arról számoltak be, hogy a kacsákból izolált Enterococcus spp. rezisztenciát mutatott makrolidokkal és lincosamid antibiotikumokkal szemben. Mindazonáltal az Enterococcus spp. eredendően rezisztens több antibiotikumcsoporttal szemben, beleértve a cefalosporinokat és az aminoglikozidokat. Ezenkívül számos törzs hordoz átvihető genetikai elemeket a különböző antibiotikumokkal, például a tetraciklinnel szembeni rezisztencia kialakulásához. A kacsákból izolált Enterococcus spp. egyéb antibiotikum-rezisztencia-vizsgálatait vancomycin antibiotikummal végezték . A jövőben az Enterococcus spp. további érzékenységi vizsgálatai javasoltak a vankomicinnel szemben, mivel az antibiotikum ma már gyakori gyógyszer a humán gyógyászatban Tanzániában.
A kérdőíves vizsgálat tovább erősíti az E. coli és az Enterococcus spp. által mutatott magas rezisztenciaarányra vonatkozó laboratóriumi megfigyeléseket. Függetlenül attól, hogy a dúcokban nem használnak állatgyógyászati szereket, a kiterjedt dúcgazdálkodási rendszer miatt antibiotikum-maradványokkal és más, antibiotikumokat szedő állatokból és emberekből származó baktériumokkal kerülnek kapcsolatba a környezetükkel. Ezt támasztják alá azok a megállapítások, amelyek szerint a megfigyelt rezisztenciák olyan antibiotikumokra vonatkoztak, amelyeket az emberek és állatok esetében gyakran használnak (2. táblázat). A rezisztens baktériumokat a legkülönbözőbb forrásokból izolálták, beleértve a szennyvízelvezetést és a környezetet . A gyógyszermaradványokat és a tartályokat véletlenszerűen dobták ki a háztartásokat körülvevő környezetbe, ami a kacsákat kiteheti az antibiotikumnak. Ezért a kacsák intenzív tartási rendszere segíthet a madarak antibiotikum-maradványoknak való szükségtelen kitettségének minimalizálásában.
Következtetés
A vizsgálatban az E. coli és Enterococcus spp. által mutatott antibiotikum-rezisztencia általában magas volt. Ez azt mutatja, hogy az antibiotikumokat folyamatosan szedő állattartás és csirke, mint a kacsákból izolált baktériumok antibiotikum-rezisztencia génjeinek potenciális elsődleges forrásai, milyen szerepet játszanak. A kacsákból izolált multiantibiotikum-rezisztens E. coli és Enterococcus spp. az antibiotikum-rezisztens törzsek potenciális hordozójaként szolgál az emberek számára, és komoly problémát jelent a közegészségügy számára.
Korlátozások
Ez a tanulmány csak 100 Morogoro településről gyűjtött kacsamintát használt, ami korlátozza az eredmények általánosítását, hogy reprezentatívnak lehessen használni az E. coli és Enterococcus spp. antimikrobiális rezisztenciájának állapotát a kacsákban Tanzániában. A vizsgált antibiotikumok száma is kevés volt. A baktériumok antibiotikum-érzékenységének vizsgálata korongdiffúziós vizsgálati módszerrel gyengébb lehet, mint a táptalaj-mikrodilúciós módszerek. A vizsgálat továbbá nem határozta meg a különböző típusú antibiotikumokkal szemben rezisztens E. coli és Enterococcus spp. rezisztencia genotípusait. Mindazonáltal más állatok jelenléte a helyszínen, ahol a kacsákból történő mintavételt végezték, zavaró tényezőként hat a kacsákból származó baktériumizolátumokban megfigyelt rezisztenciaarányokra.