Antibiotikakänslighet hos indikatorbakterier Escherichia coli och Enterococci spp. isolerade från ankor i Morogoro kommun, Tanzania
Metoder
Studieområde och provtagning av ankor
Denna tvärsnittsstudie genomfördes i Morogoro kommun mellan november 2014 och mars 2015 där 100 myskovyankor (Carina moschata) provtogs från 26 bakgårdsflockar . Studieankorna valdes slumpmässigt ut från varje flock där 5-10 % av flockstorleken provtogs . Bland de provtagna fåglarna fanns 86 honor och 14 hanar. Före provtagningen samlades grundläggande information om skötsel, utfodring, användning och bortskaffande av oanvända antibiotika in med hjälp av ett frågeformulär (Additional file 1). De utvalda ankorna spändes manuellt och en steril bomullspinne fördes in i kloaken för att samla in fekalier. Proverna förvarades i en kylbox med ispåse och transporterades till laboratoriet vid Sokoine University of Agriculture för analys. För konsekvensens skull tog två forskare, som fått utbildning av laboratorieteknologerna i provtagning med svabb från fåglar, prover på alla 100 ankor.
Isolering och identifiering av E. coli och Enterococci spp.
Fekalproverna pläterades ut på MacConkey-agar (Oxoid, Basingstoke, Storbritannien) och inkuberades i 24 timmar under aeroba förhållanden för isolering av E. coli. Misstänkta kolonier identifierades vidare på grundval av kolonimorfologi, gramfärgning och biokemiska tester. För isolering av Enterococci spp. utplaterades proverna på Slanetz-Bartley-agar (Oxoid, Basingstoke, UK) och inkuberades i 48 timmar under aeroba förhållanden och identifierades utifrån kolonial morfologi och biokemiska tester . Under isolering och identifiering ingick E. coli ATCC25922 och Enterococcus faecium ATCC 2912 som kontrollstammar.
Antibiotikakänslighet
Alla E. coli- och Enterococci-isolat testades för antibiotikakänslighet med hjälp av skivdiffusionsmetoden och tolkades i enlighet med CLSI . Testning av antimikrobiell känslighet utfördes för vissa antibiotika som vanligen används inom humanmedicinen i Tanzania. Fyra antibiotika för E. coli testades i angivna koncentrationer: ampicillin 10 µg, cefotaxim 30 µg, trimetoprim-sulfametoxin 25 µg och tetracyklin 30 µg. Enterokocker testades mot ampicillin 10 µg, erytromycin 15 µg, rifampin 5 µg, tetracyklin 30 µg och trimetoprim-sulfametoxin 25 µg. Alla antibiotikadiskar var från Oxoid, Basingstoke, Storbritannien.
Etiska överväganden
För att genomföra denna studie gavs tillstånd av Morogoro Municipal Livestock Officer och etiskt godkännande för studien gavs av de etiska kommittéerna vid Sokoine University of Agriculture, Tanzania. Muntligt samtycke inhämtades från varje jordbrukare före provtagningen.
Resultat
Av 100 odlade avföringsprov hade 91 % E. coli, varav 64 (70,3 %) uppvisade resistens mot olika testade antibiotika (tabell 1). E. coli uppvisade multipel antibiotikaresistens: 28 (30,8 %) isolat mot fyra antibiotika, 35 (38,5 %) mot tre antibiotika, 13 (14,3 %) mot två antibiotika, 11 (12,1 %) isolat mot en antibiotika. Enterokocker isolerades från alla prover och 42 % uppvisade resistens mot olika testade antibiotika. Fem procent av Enterococcus-isolaten var resistenta mot alla antibiotika, 13 procent mot fyra antibiotika, 21 procent mot tre antibiotika, 26 procent mot två antibiotika och 28 procent mot ett antibiotikum. Resultaten om ankhanteringen och deras eventuella tillgång till antibiotikarester sammanfattas i tabell 2. Av de 26 intervjuade jordbrukarna hade 92,3 % en extensiv ankförvaltning där de hade tillgång till dumpningsplatser. Ingen administrering av veterinärmedicinska läkemedel rapporterades till ankor, men respondenterna rapporterade att de behandlade andra djur med tetracykliner/oxytetracyklin.
Diskussion
Den aktuella studien visade att E. coli-isoleringsfrekvensen var 91 %, medan alla ankor hade Enterokocker och isolaten hade en hög frekvens av multiantibiotikaresistens. Denna studie belyser att indikatorbakterier från fritt ätande ankor i Tanzania kan användas i studier av antibiotikaresistens. Detta tyder på att problemet med antibiotikaresistens är utbrett även för bakterieisolat från djur som inte behandlas med antibiotika. Detta har en inverkan på folkhälsan eftersom ankorna letar efter foder i närheten av hemområden och släpper ut sin avföring överallt och de resistenta bakterierna kan hamna i näringskedjan och påverka människor eller så kan den resistenta genen överföras till sjukdomsframkallande bakterier.
Den uppskattade förekomsten av antibiotikaresistens hos E. coli som isolerades i denna studie är jämförbar med den resistens som rapporterats i Malaysia. I Nigeria har en låg prevalens på 8,6 % rapporterats, vilket förmodligen beror på att man använder olika antibiotika som ofloxacin, nalidixinsyra och gentamycin . Den höga prevalensen av antibiotikaresistens som observerades i denna studie innebär förmodligen att ankorna ständigt utsätts för antibiotikarester från utsläpp från djur och människor på grund av den omfattande användningen. Studier visar att antibiotika som används i livsmedelsproducerande djur absorberas dåligt i tarmen och att moderföreningen utsöndras i faeces . Detta stöds av flera studier som har rapporterat höga halter av antibiotikarester i avloppsvatten och djuravfall . Därför utsätts den normala floran i späckhuggande ankor ständigt för antibiotikarester, vilket gör att de utvecklar resistens, vilket observerades i denna studie.
E. coli-resistensen mot ampicillin var högst (81 %) jämfört med andra antibiotika som användes i studien, vilket liknar tidigare rapporter från Slovakien, där resistensen uppgick till 87,8 %. Generellt visar studier att 60-70 % av E. coli-isolaten har utvecklat resistens mot ampicillin . Detta kan bero på att ampicillin används i alltför stor utsträckning av människor och att dess rester är potentiella källor till miljöföroreningar där ankorna äter efter foder. När det gäller sulfametoxin var den uppmätta resistensen 76 %, vilket Van Tuat tidigare har konstaterat. Den antibakteriella resistens som uppvisades för tetracyklin i denna studie var 59 %, medan den i Slovakien var 37,5 % och den i Nigeria var 75 %. Intressant nog uppvisade E. coli också antibakteriell resistens mot cefotaxim med 63 %, ett antibiotikum som inte är vanligt förekommande vid behandling av djur i Tanzania. Ankor kan få tillgång till cefotaximrester i soptippar där man hittar mänsklig avföring och bortskaffade läkemedelsrester (tabell 2). Hög resistens mot cefotaxim har dock observerats hos bakterier som isolerats från olika sjukvårdsinrättningars avloppsvatten.
Multipla resistenser hos E. coli mot mer än ett antibiotikum observerades också i studien. Resultaten var för höga jämfört med den studie som genomfördes i Vietnam där multipel antibiotikaresistens hos E. coli var 16,7 % mot fyra antibiotika, mot tre antibiotika 20 % och mot två antibiotika var 23,3 % . Denna förekomst av multipel läkemedelsresistens tyder på att boskap spelade en roll som reservoar för resistenta bakterier för miljöförorening . Det har konstaterats att bakteriepopulationer som isolerats från tarmen hos djur som exponerats för antibiotika hade fem gånger större sannolikhet att vara resistenta mot ett visst antibiotikum. De icke-resistenta bakterierna förvärvar normalt de extrakromosomala antibiotikaresistensplasmiderna (R-plasmiderna) från de resistenta bakterierna när de är i nära kontakt med varandra. Den observerade resistensen kan bero på irrationell användning av antibiotika som leder till att en betydande mängd restprodukter släpps ut i miljön. Andra faktorer som orsakar resistensutvecklingen kan vara att bredspektrumantibiotika är lättillgängliga och används i stor omfattning vid presumtiv behandling av infektioner även på vårdinrättningar. Bristande tillämpning av bestämmelser om antibiotikaanvändning som en del av program för infektionskontroll kan ha påverkat resistensmönstret i betydande grad.
Enterokocker spp. är naturliga kommensaler i människans och djurens tarm. Alla undersökta ankor hade Enterococci spp. i sitt tarminnehåll, vilket visade 42 % resistens mot olika testade antibiotika. Resultaten från denna studie visade dock på hög resistens mot rifampin (62 %), ampicillin (62 %) och tetracyklin (42 %). Multidrogresistens observerades också hos mer än 65 % av isolaten. Som tidigare nämnts kan den observerade resistensen hos bakterierna mot olika antibiotika som testats i avsaknad av användning av läkemedlen hos ankor bero på att rester som släpps ut i den miljö där ankorna lever kan lätt exponeras för antibiotika och andra resistenta bakterier. När resistenta bakterier kommer i kontakt med icke-resistenta bakterier kan utbyte av genetiskt material ske och den resistenta genen kan förvärvas. I andra studier har det rapporterats att Enterococci spp. som isolerats från ankor visat resistens mot makrolider och linkosamidantibiotika. Enterococci spp. är dock i sig resistent mot flera antibiotikagrupper, däribland cefalosporiner och aminoglykosider. Dessutom har många stammar överförbara genetiska element för förvärvad resistens mot olika antibiotika, t.ex. tetracyklin . Andra studier av antibiotikaresistens hos Enterococci spp. isolerade från ankor har utförts med antibiotikum vancomycin . Ytterligare undersökningar av Enterococci spp. mot vankomycin föreslås i framtiden eftersom antibiotikan numera är ett vanligt läkemedel inom humanmedicinen i Tanzania.
Förfrågningsstudien stöder ytterligare laboratorieobservationerna om hög resistens hos E. coli och Enterocococcus spp. Det konstaterades att antibiotika används i stor utsträckning vid behandling av djur och människor. Även om inga veterinärmedicinska läkemedel används i dussinodlingarna, utsätter det omfattande systemet för hantering av skräpfisket dem för antibiotikarester och andra bakterier från djur och människor som har fått antibiotika i miljön. Detta stöds av resultaten att de observerade resistenserna var mot antibiotika som vanligen används hos människor och djur (tabell 2). Resistensbakterier har isolerats från en mängd olika källor, inklusive avloppsvattenutsläpp och miljön . Läkemedelsrester och behållare har slumpmässigt kastats i hushållens omgivande miljöer, vilket kan utsätta ankor för antibiotika. Därför kan ett intensivt förvaltningssystem för ankor bidra till att minimera onödig exponering av fåglar för antibiotikarester.
Slutsats
Generellt sett var antibiotikaresistensen hos E. coli och Enterococcus spp. i den här studien hög. Detta visar den roll som boskap och kyckling som ständigt får antibiotika spelar som potentiella primära källor till antibiotikaresistensgener för bakterier som isolerats från ankor. Isolering av multiantibiotikaresistenta E. coli och Enterococcus spp. från ankor fungerar som potentiella bärare av antibiotikaresistenta stammar till människor och utgör ett allvarligt problem för folkhälsan.
Begränsningar
Denna studie använde endast 100 ankprover som samlats in från Morogoro kommun, vilket begränsar generaliseringen av resultaten för att de ska kunna användas som representativa för statusen av antimikrobiell resistens hos E. coli och Enterococcus spp. hos ankor i Tanzania. Antalet testade antibiotika var också få. Testning av antibiotikakänslighet hos bakterier med hjälp av diskdiffusionstester kan vara sämre än metoder för mikrodilution i buljong. I studien fastställdes inte heller resistensgenotyperna hos E. coli och Enterococcus spp. som var resistenta mot olika typer av antibiotika. Förekomsten av andra djur på den plats där prover från ankor togs fungerar dock som förväxlingsfaktorer för de resistensnivåer som observerades i bakterieisolat från ankor.