Het huidige overmatige gebruik van antibiotica in de geneeskunde en de landbouw heeft geleid tot de opkomst van antimicrobiële resistentie, een ernstige bedreiging voor de volksgezondheid.Het huidige onderzoek is grotendeels gericht op klinische instellingen., met onvoldoende onderzoek naar de resistentiekarakteristieken van Escherichia coli bij zieke dieren, met name het risico van dier-tot-mens-overdracht.
Onlangs, a research team from the Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine of the Zhejiang Academy of Agricultural Sciences and the School of Life Sciences of the University of Science and Technology of China published a new study in the journal mBioMet behulp van genomische technologie analyseerde deze studie de antibioticaresistentie van 114 stammen van Escherichia coli van zieke varkens die gedurende een periode van 12 jaar in Oost-China werden verzameld.Voor het eerst., enterotoxogene E. coli (ETEC) stammen die zowel de mcr-1- als de mcr-3-genen dragen.
Inleiding
Het ongepaste gebruik van antibiotica in de veehouderij en de gezondheidszorg heeft geleid tot de wijdverspreide verspreiding van geneesmiddelenresistente bacteriën die "superresistente genen" dragen (zoals blaNDM, mcr-1,en tet ((X4))Dit heeft de werkzaamheid van de "antibiotica van laatste instantie" verzwakt en heeft geleid tot een tekort aan nieuwe geneesmiddelen, wat een ernstig probleem heeft veroorzaakt.
E. coli, als een belangrijke zoonotische pathogeen, kan zowel ziekte veroorzaken als geneesmiddelresistente genen verspreiden in ecosystemen (zoals die met de hoogrisicogene genen blaNDM-5, mcr-1 en tet ((X4/X5)).De gecombineerde effecten van de hoge virulentie en de multidrugresistentie verergeren het risico dat de ziekteDe gehele genome sequencing (WGS) is een belangrijke technologie voor het identificeren van resistentie- en pathogeniteitsgenen en biedt een basis voor de preventie en bestrijding van dier- en menselijke ziekten.
Onderzoeksresultaten
1. prevalentie van Escherichia coli in dit onderzoek
Zoals weergegeven in figuur 1A, werd in dit onderzoek 114 E. coli-isolaten geanalyseerd van zieke en dode varkens van 82 boerderijen in 11 steden in de provincie Zhejiang tussen 2010 en 2021. Deze varkens leden aan diarree,splenomegalie, en hepatomegalie.
Zoals in figuur 1B is aangetoond, bleek uit de genomische analyse 39 sequentietypen (ST's), waarvan ST88 (15,8%) de meest voorkomende was.Meerdere ST's naast elkaar bestaan in verschillende jaren en stedenSommige ST-typen (zoals ST88) waren gedurende de periode van negen jaar consistent voorkomend, terwijl andere (zoals ST117 en ST48) alleen tijdens specifieke perioden verschenen.,In de eerste plaats is het de bedoeling dat de uitbreiding van de variëteiten tussen de verschillende soorten in de verschillende landbouwbedrijven en tussen de verschillende soorten in de verschillende tijdperken kan plaatsvinden, en dat de variëteiten tussen de verschillende soorten in de verschillende soorten in de verschillende tijdperken kunnen verschillen.
Figuur 1. Epidemiologische kenmerken van 114 isolaten van Escherichia coli
Figuur A: steekproefverdeling en tijdstip in de provincie Zhejiang (blauwe markeringen)
Figuur B: Associatie van stammen met stad, jaar en high-risk resistentiegenen.
Figuur C: Minimale spanning boom gebouwd op basis van MLST. Knopgrootte vertegenwoordigt het aantal stammen, en de taklengte weerspiegelt genetische variatie.
Conclusie: E. coli-isolaten van geïnfecteerde varkens in Zhejiang vertoonden een hoge genetische diversiteit (39 ST-typen).Subtiele genetische verschillen tussen stammen suggereren ook het risico van overdracht tussen bedrijvenDe ST88-stam toonde tot negen jaar lang aanhoudende epidemische activiteit.
Figuur 2. ANI van 114 E. coli isolaten
De namen van E. coli-stammen die van 2010 tot 2017 zijn geïsoleerd, zijn in blauw aangegeven en de namen van E. coli-stammen die van 2018 tot 2021 zijn geïsoleerd, in roze.
2Antimicrobiële resistentie analyse van 114 E. coli isolaten
De 114 E. coli-isolaten van zieke varkens vertoonden over het algemeen ernstige multidrugresistentie (99,12% was resistent tegen drie of meer geneesmiddelenklassen (figuur 3B)).Resistentie tegen ampicilline en combinatiepreparaten bereikt 100%In de meeste gevallen is de resistentie tegen ciprofloxacine en tetracycline hoger dan 94% (figuur 3A).Het aantal werklozen in de Europese Unie is met 71 procent aanzienlijk gedaald ten opzichteDe resistentiegraad van florfenicol steeg echter tot 94,29%, terwijl de resistentiegraad voor andere geneesmiddelen relatief stabiel bleef.Deze dynamische verandering kan verband houden met aanpassingen in het medicijnbeleid.
Figuur 3. Antimicrobiële resistentie van 114 E. coli-isolaten
Figuur A: Resistentiecijfers van 114 isolaten tegen 13 antibiotica; Figuur B: Verdeling van multiresistente stammen;
Figuur C: Vergelijking van veranderingen in de weerstandspercentages tussen 2010-2017 en 2018-2021 met chi-kwadratetests die worden gebruikt om de betekenis van verschillen te analyseren.
Conclusie: Er is sprake geweest van ernstige multidrugresistentie bij E. coli geïsoleerd van zieke varkens in de provincie Zhejiang, waarbij colistineresistentie bijzonder prominent is.na het verbod in 2017In het Verenigd Koninkrijk is de resistentiegraad aanzienlijk gedaald, terwijl de resistentie tegen florfenicol is toegenomen.
3. Karakterisering van met AMR geassocieerde genomische kenmerken in E. coli-isolaten
Uit het onderzoek bleek dat de 114 E. coli-isolaten van zieke varkens gemiddeld 4,9 plasmieden bevatten, waarbij het IncFIB-plasmied het meest voorkomt (78,07% van de stammen).Alle stammen bevatten ten minste twee resistentiegenen (ARG's)De belangrijkste bevindingen onthulden sterke verbanden tussen specifieke plasmiden en resistentiegenen (bijv.g., IncHI2-type met aadA2b/sul3/tet ((A), en IncI2-type met mcr-1), en experimenten bevestigden dat IncI2-plasmieden de overdracht van het mcr-1-gen tussen stammen effectief kunnen bemiddelen.
Figuur 4. Voorspellingsresultaten van verworven resistentiegenen in 114 Escherichia coli-isolaten
Figuur 5. Correlatiecoëfficiënten tussen ARG's en plasmide replicons in 114 E. coli-isolaten
Conclusie: E. coli van zieke varkens dragen vaak meerdere plasmieden en zijn verrijkt met resistentiegenen.Het is aangetoond dat IncI2-plasmiden zeer efficiënte vectoren zijn voor de horizontale overdracht van het belangrijkste resistentiegeen mcr- 1..
4Identificatie van genomische kenmerken die verband houden met virulentie in E. coli-isolaten
De studie toonde aan dat alle 114 geanalyseerde E. coli-isolaten ten minste één virulentie-gen bevatten, waarbij bijna 80% ten minste 10 bevatte.gevolgd door het traT-gen (81Andere belangrijke virulentiegenen, stb, sta1, stx2A, stx2B en astA, traden op in 24,56% tot 36,84% van de isolaten.De analyse toonde significante correlaties aan tussen specifieke stamtypen (ST-typen) en bepaalde virulentiegenen.ST501 werd geassocieerd met stb en sta1, ST100 met astA en stb, en ST88 en ST4214 met stb, sta1, stx2A en stx2B.Er werden significante samenwerkingsverbanden waargenomen tussen astA en stb.De studie identificeerde ook 28 Shiga-toxine producerende Escherichia coli (STEC), 43 enterotoxigen Escherichia coli (ETEC),en één EPEC-producerende Escherichia coli (EPEC).
Figuur 6. Resultaten van de genvoorspelling van virulentie voor 114 E. coli-isolaten
Rode roosters geven bekende high-risk E. coli virulentiegenen aan, terwijl roze roosters gemeenschappelijke virulentiegenen aangeven.
Conclusie: E. coli geïsoleerd van zieke varkens draagt vaak meerdere virulentiegenen.en pathogene subtypes zoals STEC, ETEC en EPEC werden met succes geïdentificeerd.
5Genomische karakterisering van plasmiden met mcr-1 en mcr-3
De studie toonde aan dat twee E. coli-stammen zowel de mcr-1- als de mcr-3-genen dragen.met een eenvoudige structuur en een hoog transmissiepotentieel, terwijl mcr-3 zich bevindt op een IncHI2-plasmide, dat complex en divers is en meerdere resistentiegenen draagt.
Figuur 7. Vergelijkende analyse van plasmiden met mcr en tet (((X4) met eerder gerapporteerde plasmiden met behulp van BLAST-instrumenten.
Conclusie: De mcr-1- en mcr-3-genen in E. coli bevonden zich op respectievelijk structureel eenvoudige (IncI2) en complexe (IncHI2) plasmieden,het suggereren van verschillende mechanismen van overdracht van resistentiegenen.
6. Genomische karakterisering van tet ((X4) -drager plasmiden
De studie toonde aan dat twee stammen van tigecycline-resistente E. coli twee structureel verschillende tet(X4) plasmiden droegen: het kleine plasmide p626A1-38K-tetX4 (IncX1-type, eenvoudige structuur,met tet ((X4) en floR) en het grote plasmidiet p802A1-191K-tetX4 (complex type), met tet(X4) en vijf andere resistentiegenen). Beide zijn vergelijkbaar met de ruggengraat van bekende epidemische plasmiden,en er zijn mobiele gebieden rond tet(X4) met meerdere resistentiegenen en insertiesequenties, wat wijst op een hoog risico op overdracht.
Figuur 8. Analyse van de genetische omgeving van het mcr-gen
A: Genetische omgeving van het *mcr-3*-gen in plasmiden p204A1-223K-mcr3 en p602A1-220K-mcr3;
B: Genetische omgeving van het *mcr-1*-gen in plasmiden p204A1-63K-mcr1 en p602A1-65K-mcr1.
Conclusie: Uit dit onderzoek is gebleken dat de twee structureel verschillende tet (((X4) plasmiden die worden gedragen door tigecycline-resistente E.coli beide hebben ruggengraat kenmerken vergelijkbaar met die van de overheersende plasmiden en bevatten mobiele gebieden rond de genen, wat wijst op een hoog risico op overdracht.
Conclusies
In dit onderzoek werd een wijdverspreide multidrugresistentie (inclusief tegen medicijnen van de laatste lijn) gevonden bij Escherichia coli geïsoleerd van zieke varkens in Oost-China.zijn overgedragen via een complex plasmidiet (IncI2/IncHI2-type). This confirms that plasmids are the core vectors of drug resistance transmission and urges immediate intervention to prevent the spread of drug-resistant bacteria from animals to humans and the environment.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!