بررسی فنوتیپی و مولکولی تولید بتالاکتامازهای وسیع الطیف (ESBLs) بین سویه-های اشریشیاکلی جدا شده از مواد غذایی در همدان

نویسندگان
هادی حسین پور 1
حمید معتمدی 1
علی محمدی بردبری 2
رسول یوسفی مشعوف 1
1 گروه میکروب شناسی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران
2 گروه میکروب شناسی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شهرکرد، شهرکرد، ایران
چکیده
مقدمه

یکی از دلایل بروز مقاومت دارویی در ایزوله‌­های اشریشیاکلی تولید آنزیم‌­های وسیع الطیف می‌­باشد. استفاده گسترده از آنتی­بیوتیک‌­ها در صنعت کشاورزی و دامپروری، افزایش روزافزون مقاومت آنتی­‌بیوتیکی را به همراه داشته است. لذا هدف از این پژوهش، بررسی فنوتیپی و مولکولی تولید بتالاکتامازهای وسیع الطیف (ESBLs) در بین سویه‌­های اشریشیاکلی جدا شده از مواد غذایی می‌باشد.

مواد و روش‌­ها

این مطالعه به صورت توصیفی-مقطعی بر روی 93 ایزوله اشریشیاکلی جدا شده از مواد غذایی و ماکیان شهر همدان در سال 1396 انجام گرفت. سپس بررسی حساسیت میکروبی ایزوله­‌های مولد بتالاکتاماز با استفاده از روش دیسک ترکیبی (Combined teat, CT) و بر اساس دستورالعمل (2015) تعیین شد. همچنین، شناسایی مولکولی ژن­های تولید کننده ESBLs ( blaSHV، blaCTX-1 و blaTEM-1) با استفاده از روش PCR صورت گرفت.

یافته­‌ها

ارزیابی الگوی حساسیت میکروبی نشان داد که بیشترین مقاومت آنتی‌بیوتیکی نسبت به نالیدیکسیک اسید (88/4 درصد)، آمپی سیلین (76/8 درصد)، تتراسیکلین (82/8 درصد) و سولفومتاکسازول (67 درصد) مشاهده شد. در این مطالعه مقاومت نسبت به سفتازیدیم، سفوکسیتین، آزترونام، سفوتاکسیم مشاهده نشد. بررسی ژنوتیپی با استفاده از روش PCR نشان داد که میزان فراوانی ژن­‌های blaSHV، blaCTX-1 و blaTEM-1 در ایزوله­‌های اشریشیاکلی جدا شده از مواد غذایی به ترتیب 37/5، 35/19 و 03/29 درصد می‌­باشد.

نتیجه­‌گیری

ایزوله­‌های اشریشیا کلی جدا شده از مواد غذایی مقاومت نسبتاً بالایی نسبت به آنتی­‌بیوتیک‌­های نظیر آمپی سیلین، سولفومتاکسازول و تتراسایکلین از خود نشان دادند. از سویی دیگر تکنیک PCR در مقایسه با روش کشت از حساسیت بالاتری برخوردار می‌­باشد.

کلیدواژه­‌ها

اشرشیاکلی، بتا لاکتامازهای وسیع­الطیف (ESBLs)، PCR
کلیدواژه‌ها
اشریشیاکلی
بتا لاکتاماز های وسیع الطیف (PCR
(ESBLs

عنوان مقاله English

The phenotypic and molecular analysis of the production of broad-spectrum beta-lactamases (ESBLs) among strains of Escherichia coli isolated from food in Hamedan

نویسندگان English

Hadi Hossinpour 1
hamid motamedi 1
Ali Mohammadi Bardbori 2
Rasoul Yousefi Mashouf 1
1 Department of Microbiology, School of Medicine, Uniersity of Hamedan, Hamedan, Iran
چکیده English

Introduction

One of the reasons for drug resistance in Escherichiacoli isolates is the production of broad-spectrum beta-lactamases. The widespread use of antibiotics in the agricultural and dairy industry has led to raisingin antibiotic resistance. Therefore, the aim of this study was to investigate the phenotypic and molecular ESBLs production among E. coli isolated from food.

Materials and Methods

This descriptive cross-sectional study was carried out by 93 E. coli isolated from food and poultry in Hamadan in 2017. Then, the microbial susceptibility of the beta-lactamase producing isolates was determined using the (Combined teat CT) method and according to CLSI (2015) guidelines. Also, molecular identification of genes producing ESBLs (blaSHV, blaCTX-1, and blaTEM-1) was performed by PCR method.

Results

Evaluation of microbial susceptibility showed that the highest antibiotic resistance was observed for nalidixic acid (%88.4), ampicillin (%76.8), tetracycline (%82.8), and sulfomethoxazole (%67). Resistance to ceftazidime, Cefoxitin, aztreonam, cefotaxime was not observed in this study. The genotypic study by PCR method showed that the frequency of blaSHV, blaCTX-1, and blaTEM-1genes in E. coli isolated from food (%5.37), (%19.35) and (%29.03), respectively.

Conclusion

E.coli isolated from food showed high resistance to antibiotics such as ampicillin, sulfomethoxazole, and tetracycline. On the other hand, the PCR method is more sensitive than the culture method.


کلیدواژه‌ها English

Escherichia coli
broad-spectrum beta-lactamase (ESBLs)
PCR
1. Davis GS, Waits K, Nordstrom L, Grande H, Weaver B, Papp K, et al. Antibiotic-resistant Escherichia coli from retail poultry meat with different antibiotic use claims. BMC microbiology 2018;18(1):174.
2. Babypadmini S, Appalaraju B. Extended spectrum-lactamases in urinary isolates of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae-prevalence and susceptibility pattern in a tertiary care hospital. Indian J Med Microbiol 2004;22(3):172.
3. Hmiedan MA. Expression of CTX-M extended spectrum Beta-lactamases by Escherichia coli and susceptibility to antimicrobial agents [Dissertation]. Palestine: Birzeit University; April 2010.
4. Tadesse DA, Zhao S, Tong E, Ayers S, Singh A, Bartholomew MJ, et al. Antimicrobial drug resistance in Escherichia coli from humans and food animals, United States, 1950-2002. Emerg Infect Dis 2012;18(5):741-9.
5. Martins FH, Guth BE, Piazza RM, Elias WP, Leao SC, Marzoa J, et al. Lambs are an important source of atypical enteropathogenic Escherichia coli in southern Brazil. Vet Microbiol 2016;196:72-7.
6. Cryz Jr S, Fürer E, Germanier R. Safety and immunogenicity of Klebsiella pneumoniae K1 capsular polysaccharide vaccine in humans. J Infect Dis 1985;151(4):665-71.
7. Perilli M, Celenza G, De Santis F, Pellegrini C, Forcella C, Rossolini GM, et al. E240V substitution increases catalytic efficiency toward ceftazidime in a new natural TEM-type extended-spectrum β-lactamase, TEM-149, from Enterobacter aerogenes and Serratia marcescens clinical isolates. Antimicrob Agents Chemother 2008;52(3):915-9.
8. Thenmozhi S, Moorthy K, Sureshkumar B, Suresh M. Antibiotic resistance mechanism of ESBL producing Enterobacteriaceae in clinical field: a review. Int J Pure Appl Biosci 2014;2(3):207-26.
9. Overdevest I, Willemsen I, Rijnsburger M, Eustace A, Xu L, Hawkey P, et al. Extended-spectrum β-lactamase genes of Escherichia coli in chicken meat and humans, The Netherlands. Emerg Infect Dis 2011;17(7):1216-22.
10. Paterson D, Egea P, Pascual A, López‐Cerero L, Navarro M, Adams‐Haduch J, et al. Extended‐spectrum and CMY‐type β‐lactamase‐producing Escherichia coli in clinical samples and retail meat from Pittsburgh, USA and Seville, Spain. Clin Microbiol Infect 2010;16(1):33-8.
11. Warren R, Ensor V, O'neill P, Butler V, Taylor J, Nye K, et al. Imported chicken meat as a potential source of quinolone-resistant Escherichia coli producing extended-spectrum β-lactamases in the UK. J Antimicrob Chemother 2008;61(3):504-8.
12. Tham J, Odenholt I, Walder M, Brolund A, Ahl J, Melander E. Extended-spectrum beta-lactamase-producing Escherichia coli in patients with travellers’ diarrhoea. Scand J Infect Dis 2010;42(4):275-80.
13. Leverstein‐van Hall M, Dierikx C, Cohen Stuart J, Voets G, Van Den Munckhof M, van Essen‐Zandbergen A, et al. Dutch patients, retail chicken meat and poultry share the same ESBL genes, plasmids and strains. Clin Microbiol Infect 2011;17(6):873-80.
14. Bhat MA, Sageerabanoo S, Kowsalya R, Sarkar G. The occurrence of CTX-M3 type extended spectrum beta lactamases among Escherichia coli causing urinary tract infections in a tertiary care hospital in puducherry. J Clin Diagn Res 2012;6(7):1203-6.
15. Randall L, Clouting C, Horton R, Coldham N, Wu G, Clifton-Hadley F, et al. Prevalence of Escherichia coli carrying extended-spectrum β-lactamases (CTX-M and TEM-52) from broiler chickens and turkeys in Great Britain between 2006 and 2009. J Antimicrob Chemother 2011 Jan;66(1):86-95..
16. Geyer CN, Hanson ND. Rapid PCR amplification protocols decrease the turn-around time for detection of antibiotic resistance genes in Gram-negative pathogens. Diagn Microbiol Infect Dis 2013;77(2):113-7.
17. Zaniani FR, Meshkat Z, Nasab MN, Khaje-Karamadini M, Ghazvini K, Rezaee A, et al. The prevalence of TEM and SHV genes among extended-spectrum beta-lactamases producing Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae. Iran J Basic Med Sci 2012;15(1):654.
18. Friedman ND, Kaye KS, Stout JE, McGarry SA, Trivette SL, Briggs JP, et al. Health care–associated bloodstream infections in adults: a reason to change the accepted definition of community-acquired infections. Ann Intern Med 2002;137(10):791-7.
19. Pourmand A, Mazer-Amirshahi M, Jasani G, May L. Emerging trends in antibiotic resistance: implications for emergency medicine. Am J Emerg Med 2017;35(8):1172-6.
20. Ibrahim DR, Dodd CE, Stekel DJ, Ramsden SJ, Hobman JL. Multidrug resistant, extended spectrum beta-lactamase (ESBL)-producing Escherichia coli isolated from a dairy farm. FEMS Microbiol Ecol 2016;92(4):fiw013.
21. Varga C, Rajic A, McFall ME, Avery BP, Reid-Smith RJ, Deckert A, et al. Antimicrobial resistance in generic Escherichia coli isolated from swine fecal samples in 90 Alberta finishing farms. Can J Vet Res 2008;72(2):175-80.
22. Unno T, Han D, Jang J, Lee S-N, Kim JH, Ko G, et al. High diversity and abundance of antibiotic-resistant Escherichia coli isolated from humans and farm animal hosts in Jeonnam Province, South Korea. Sci Total Environ 2010;408(17):3499-506.
23. Österblad M, Hakanen A, Manninen R, Leistevuo T, Peltonen R, Meurman O, et al. A between-species comparison of antimicrobial resistance in enterobacteria in fecal flora. Antimicrob Agents Chemother 2000;44(6):1479-84.
24. Rasheed MU, Thajuddin N, Ahamed P, Teklemariam Z, Jamil K. Antimicrobial drug resistance in strains of Escherichia coli isolated from food sources. Rev Inst Med Trop Sao Paulo 2014;56(4):341-6.
25. Liu Y-Y, Wang Y, Walsh TR, Yi L-X, Zhang R, Spencer J, et al. Emergence of plasmid-mediated colistin resistance mechanism MCR-1 in animals and human beings in China: a microbiological and molecular biological study. Lancet Infect Dis 2016;16(2):161-8.
26. Hasannejad R, Ghanbarpour R, Amini K, Nasr J. Detection of bla TEM, bla CTX-M and bla SHV in Escherichia coli isolated from poultry by multiplex-PCR and determination of the strains susceptibility profile in Kerman province. Veterinary Researches & Biological Products 2017:29(4):25-30.[Persian]
27. Langata LM, Maingi JM, Musonye HA, Kiiru J, Nyamache AK. Antimicrobial resistance genes in Salmonella and Escherichia coli isolates from chicken droppings in Nairobi, Kenya. BMC Res Notes 2019;12(1):22.
28. Meyer E, Gastmeier P, Schwab F. The burden of multiresistant bacteria in German intensive care units. J Antimicrob Chemother 2008;62(6):1474-6.
29. Ali Asadi S, Dastmalchi Saie H, Hoseini SSH. [Identification of broad-spectrum beta-lactamase genes (ESBLS) belonging to b-laCTX-M, blaTEM and blaSHV groups in E.coli derived from poultry faecal specimens in Urmia region]. Journal of Veterinary Laboratory Research 2012;4(1):90-1. [Persian]
30. Ho P-L, Wong R, Chow K-H, Yip K, Wong S, Que T-L. CTX-M type beta-lactamases among fecal Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae isolates in non-hospitalized children and adults. J Microbiol Immunol Infect 2008;41(5):428-32.