Вивчення антибіотикорезистентності штамів сальмонел, що утворюють біоплівку
Анотація
Метою дослідження було вивчення поширеності та стійкості біоплівкоутворюючих штамів сальмонел на птахівничих фермах у Казахстані, Латвії та Туреччині. Під час дослідження з січня по грудень 2023 року було зібрано та проаналізовано зразки фекалій, тканин (печінка та кишківник) і води з поїлок. Виділення та ідентифікація штамів сальмонел проводилися з використанням стандартних мікробіологічних методів. Було виділено та ідентифіковано 150 штамів сальмонел, з яких 90 штамів було отримано з фекальних проб, 40 з тканинних проб і 20 з водних проб. Розподіл штамів за країнами показав, що в Казахстані, Латвії та Туреччині найбільшу кількість штамів було виділено з фекальних проб. Із 80 штамів Salmonella Enteritidis більша частина виявила здатність до утворення біоплівок, що визначалося методом crystal violet, причому підтипи SE1 і SE2 показали найбільшу схильність до біоплівкоутворення. Серед штамів Salmonella Typhimurium значна здатність до біоплівкоутворення була виявлена у підтипу ST1. Антибіотикорезистентність визначали за допомогою дискодифузійного методу. Штами, що утворюють біоплівки, показали вищу резистентність до антибіотиків, порівнюючи зі штамами, що не утворюють біоплівки. Зі 150 виділених штамів 105 показали резистентність до щонайменше одного з тестованих антибіотиків, причому найбільший рівень резистентності був серед штамів Salmonella Typhimurium. Кореляційний аналіз виявив значний позитивний зв’язок між рівнем біоплівкоутворення та резистентністю до антибіотиків. Отримані результати демонструють необхідність впровадження розробки нових методів контролю та профілактики інфекцій на птахівничих фермах, які б враховували особливості біоплівкоутворення та антибіотикорезистентності певних штамів
Ключові слова
фекальні проби; серотип; генетичний фактор; мультирезистентність; птахівництво
[1] Aleksandrowicz, A., Carolak, E., Dutkiewicz, A., Błachut, A., Waszczuk, W., & Grzymajło, K. (2023). Better together – Salmonella biofilm-associated antibiotic resistance. Gut Microbes, 15, article number 2229937. doi: 10.1080/19490976.2023.2229937.
[2] Arkali, A., & Çetinkaya, B. (2020). Molecular identification and antibiotic resistance profiling of Salmonella species isolated from chickens in eastern Turkey. BMC Veterinary Research, 16, article number 205. doi: 10.1186/ s12917-020-02425-0.
[3] Bal-Prylypko, L., Nikolaenko, M., Kanishchev, O., Beiko, L., & Holembovska, N. (2023). Improving the technology for the production of raw dried beef products. Animal Science and Food Technology, 14(4), 26-39. doi: 10.31548/ animal.4.2023.26.
[4] Bartkiene, E., Ruzauskas, M., Bartkevics, V., Pugajeva, I., Zavistanaviciute, P., Starkute, V., Zokaityte, E., Lele, V., Dauksiene, A., Grashorn, M., Hoelzle, L.E., Mendybayeva, A., Ryshyanova, R., & Gruzauskas, R. (2020). Study of the antibiotic residues in poultry meat in some of the EU countries and selection of the best compositions of lactic acid bacteria and essential oils against Salmonella enterica. Poultry Science, 99(8), 4065-4076. doi: 10.1016/j. psj.2020.05.002.
[5] Chen, W., Xu, Z., Li, C., Wang, C., Wang, M., Liang, J., & Wei, P. (2023). Investigation of biofilm formation and the associated genes in multidrug-resistant Salmonella pullorum in China (2018-2022). Frontiers in Veterinary Science, 10, article number 1248584. doi: 10.3389/fvets.2023.1248584.
[6] European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes. (1986). Retrieved from https://rm.coe.int/168007a67b.
[7] European Food Safety Authority, & European Centre for Disease Prevention and Control. (2022). The European Union summary report on antimicrobial resistance in zoonotic and indicator bacteria from humans, animals and food in 2019-2020. EFSA Journal, 20(3), article number e07209. doi: 10.2903/j.efsa.2022.7209.
[8] Farahani, R., Ebrahimi-Rad, M., Shahrokhi, N., Farahani, A., Ghafouri, S., Rezaei, M., Gharibzadeh, S., Langeroudi, A., & Ehsani, P. (2023). High prevalence of antibiotic resistance and biofilm formation in Salmonella Gallinarum. Iranian Journal of Microbiology, 15, 631-641. doi: 10.18502/ijm.v15i5.13869.
[9] Farhat, M., Khayi, S., Berrada, J., Mouahid, M., Ameur, N., El-Adawy, H., & Fellahi, S. (2023). Salmonella enterica serovar Gallinarum biovars Pullorum and Gallinarum in poultry: Review of pathogenesis, antibiotic resistance, diagnosis and control in the genomic era. Antibiotics, 13(1), article number 23. doi: 10.3390/antibiotics13010023.
[10] Hage, R., Hage, J., Snini, S., Ammoun, I., Touma, J., Rachid, R., Mathieu, F., Sabatier, J., Khattar, Z., & Rayess, Y. (2022). The detection of potential native probiotics Lactobacillus spp. against Salmonella enteritidis, Salmonella infantis and Salmonella Kentucky st198 of Lebanese chicken origin. Antibiotics, 11(9), article number 1147. doi: 10.3390/ antibiotics11091147.
[11] Hu, Y., He, Y., Nguyen, S., Liu, C., Gan, X., Wang, W., Dong, Y., Xu, J., Li, F., & Fanning, S. (2022). Antimicrobial resistance of Salmonella Indiana from retail chickens in China and emergence of an mcr-1-harbouring isolate with concurrent resistance to ciprofloxacin, cefotaxime, and colistin. Frontiers in Microbiology, 13, article number 955827. doi: 10.3389/fmicb.2022.955827.
[12] Igbinosa, I., Amolo, C., Beshiru, A., Akinnibosun, O., Ogofure, A., El-Ashker, M., Gwida, M., Okoh, A., & Igbinosa, E. (2023). Identification and characterisation of MDR virulent Salmonella spp isolated from smallholder poultry production environment in Edo and Delta States, Nigeria. PLoS ONE, 18(2), article number e0281329. doi: 10.1371/journal.pone.0281329.
[13] Kagambèga, A., McMillan, E., Bouda, S., Hiott, L., Ramadan, H., Soro, D., Sharma, P., Gupta, S., Barro, N., Jackson, C., & Frye, J. (2022). Resistance genes, plasmids, multilocus sequence typing (mlst), and phenotypic resistance of non-typhoidal Salmonella (NTS) isolated from slaughtered chickens in Burkina Faso. Antibiotics, 11(6), article number 782. doi: 10.3390/antibiotics11060782.
[14] Kamal, W., Mahmoud, R., Allah, A., Farghali, A., Abdelwahab, A., Alkhalifah, D., Hozzein, W., Mohamed, M., & Aziz, S. (2023). Controlling multi-drug-resistant traits of salmonella obtained from retail poultry shops using metal-organic framework (MOF) as a novel technique. Microorganisms, 11(10), article number 2506. doi: 10.3390/microorganisms11102506.
[15] Khan, M., & Rahman, S. (2022). Use of phages to treat antimicrobial-resistant Salmonella infections in poultry.Veterinary Sciences, 9(8), article number 438. doi: 10.3390/vetsci9080438.
[16] Kovalchuk, V.P., Nazarchuk, O.A., Burkot, V.M., Fomina, N.S., Prokopchuk, Z.M., & Dobrovanov, O. (2021). Biofilm forming activity of non-fermenting gram-negative bacteria. Wiadomosci Lekarskie, 74(2), 252-256. doi: 10.36740/wlek202102114.
[17] Krüger, G., Pardo-Esté, C., Zepeda, P., Olivares-Pacheco, J., Galleguillos, N., Suarez, M., Castro-Severyn, J., AlvarezThon, L., Tello, M., Valdés, J., & Saavedra, C. (2023). Mobile genetic elements drive multidrug resistance and spread of Salmonella serotypes along a poultry meat production line. Frontiers in Microbiology, 14, article number 1072793. doi: 10.3389/fmicb.2023.1072793.
[18] Li, Y., Kang, X., Ed-dra, A., Zhou, X., Jia, C., Müller, A., Liu, Y., Kehrenberg, C., & Yue, M. (2022). Genome-based assessment of antimicrobial resistance and virulence potential of non-Pullorum/Gallinarum Salmonella serovars isolates recovered from dead poultry in China. Microbiology Spectrum, 10, article number e00965-22. doi: 10.1128/spectrum.00965-22.
[19] Liu, Zh., Fotin, A., Petrov, R., Ma, J., & Fotina, T. (2023). SteE regulation of Th1/Th2 cytokines expression in chickens during S. Pullorum infection. Ukrainian Journal of Veterinary Sciences, 14(3), 114-127. doi: 10.31548/ veterinary3.2023.114.
[20] Melo, N., Silva, M., Almeida, A., Medeiros, A., Silva, D., Souza, P., Silva, M., Soares, A., Mendonça, M., & Medeiros, E. (2023). Salmonella spp. virulent and resistant multidrug recovered from chicken carcasses in Brazil. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento, 4(1), 92-114. doi: 10.32749/nucleodoconhecimento.com.br/ biology/salmonella-spp.
[21] Mendybayeva, A.M., Aliyeva, G.K., Chuzhebayeva, G.D., Tegza, A.A., & Rychshanova, R.M. (2022). Antibiotic resistance of enterobacterial pathogens isolated on the territory of the Northern Kazakhstan. Comparative Immunology, Microbiology and Infectious Diseases, 87, article number 101854. doi: 10.1016/j.cimid.2022.101854.
[22] Mogilev, K., Yeleusizova, A., Aisin, M., & Dyusembekov, S. (2023). Evaluation of sanitary and hygienic characteristics of chicken meat and semi-finished products. Glym Zhane Bilim, 1(70), 27-34. doi: 10.52578 /2305-9397-2023-1-1-27-34.
[23] Ohashi, I., Kobayashi, S., Tamamura-Andoh, Y., Arai, N., & Takamatsu, D. (2022). Disinfectant resistance of Salmonella in in vitro contaminated poultry house models and investigation of effective disinfection methods using these models. The Journal of Veterinary Medical Science, 84(12), 1633-1644. doi: 10.1292/jvms.22-0311.
[24] Pyatkovskyy, T. (2023). Inactivation of microorganisms by high hydrostatic pressure: A literature review. Bulletin of Medical and Biological Research, 5(4), 53-61. doi: 10.61751/bmbr/4.2023.53.
[25] Qin, X., Xiao, L., Li, J., Yang, M., Yang, C., & Dong, Q. (2022). Molecular characterisation and antibiotic resistance of Salmonella enterica serovar 1,4,[5],12:i:- environmental isolates from poultry farms. Food Quality and Safety, 6, article number fyac062. doi: 10.fqsafe1093/fqsafe/fyac062.
[26] Rychshanova, R., Ruzauskas, M., Chuzhebayeva, G., Mockeliunas, R., Mamiyev, N., Virgailis, M., Shevchenko, P., Siugzdiniene, R., Anskiene, L., & Mendybayeva, A. (2021). Differences in antimicrobial resistance of Salmonella spp. isolated from humans, animals and food products in Kazakhstan. Journal of the Hellenic Veterinary Medical Society, 72(3), 3091-3100. doi: 10.12681/jhvms.28498.
[27] Samper-Cativiela, C., Diéguez-Roda, B., Roza, F., Ugarte-Ruiz, M., Elnekave, E., Lim, S., Hernández, M., Abad, D., Collado, S., Sáez, J., Frutos, C., Agüero, M., Moreno, M., Escudero, J., & Álvarez, J. (2022). Genomic characterisation of multidrug-resistant Salmonella serovar Kentucky ST198 isolated in poultry flocks in Spain (2011-2017). Microbial Genomics, 8(3), article number 000773. doi: 10.1099/mgen.0.000773.
[28] Saricam, N., & Akan, M. (2023). Phenotypic and genotypic characterisation of antimicrobial resistance in commonly isolated Salmonella serovars from chickens. Turkish Journal of Veterinary & Animal Sciences, 47(1), article number 4. doi: 10.55730/1300-0128.4264.
[29] Shen, X., Yin, L., Zhang, A., Zhao, R., Yin, D., Wang, J., Dai, Y., Hou, H., Pan, X., Hu, X., Zhang, D., & Liu, Y. (2023). Prevalence and characterisation of Salmonella isolated from chickens in Anhui, China. Pathogens, 12(3), article number 465. doi: 10.3390/pathogens12030465.
[30] Syafitri, M., Erina, E., Ak, M., Ferasyi, T., Hamzah, A., Nazaruddin, N., & Ismail, I. (2023). Resistance testing of Salmonella sp. isolated from broiler chicken against antibiotics. Jurnal Medika Veterinaria, 17(1), 15-22. doi: 10.21157/j.med.vet..v17i1.20301.
[31] Terentjeva, M., Avsejenko, J., Streikiša, M., Utināne, A., Kovaļenko, K., & Bērziņš, A. (2017). Prevalence and antimicrobial resistance of Salmonella in meat and meat products in Latvia. Annals of Agricultural and Environmental Medicine, 24(2), 317-321. doi: 10.5604/12321966.1235180.
[32] Tiwari, A., Swamy, M., Shrivastav, N., Mishra, P., Rajput, N., Dubey, A., & Verma, Y. (2022). Occurrence of multidrug resistant avian salmonellae in commercial poultry. Indian Journal of Animal Research. doi: 10.18805/ ijar.b-4779.
[33] Trampari, E., Zhang, C., Gotts, K., Savva, G., Bavro, V., & Webber, M. (2022). Cefotaxime Exposure selects mutations within the CA-domain of envZ that promote antibiotic resistance but repress biofilm formation in Salmonella. Microbiology Spectrum, 10(3), article number e02145-21. doi: 10.1128/spectrum.02145-21.
[34] Uzakov, Y.M., Kaldarbekova, M.A., & Kuznetsova, O.N. (2020). Improved technology for new-generation Kazakh national meat products. Foods and Raw Materials, 8(1), article number 83. doi: 10.21603/2308-4057-2020-176-83.
[35] Voss-Rech, D., Ziech, R., Vaz, C., Coldebella, A., Kuchiishi, S., Balzan, C., Matter, L., Vargas, A., & Botton, S. (2022). Association between antimicrobial resistance and biofilm forming ability of Salmonella enterica serotypes from commercial broiler farms in Brazil. British Poultry Science, 64(2), 224-230. doi: 10.1080/00071668.2022.2136511.
[36] World Health Organisation. (2018). Salmonella (non-typhoidal). Retrieved from https://www.who.int/newsroom/fact-sheets/detail/salmonella-(non-typhoidal)#:~:text=Antimicrobial%20resistance%20is%20a%20 global,a%20preventive%20measure%20against%20salmonellosis.
[37] Zhanabayeva, D., Paritova, A., Murzakaeva, G., Zhanabayev, A., Kereev, A., Asauova, Z., & Aubakirov, M. (2021). PCR diagnosis for the identification of the virulent gene of Salmonella in poultry meat. Online Journal of Biological Sciences, 21(3), 235-244. doi: 10.3844/ojbsci.2021.235.244.