notizie sull'azienda mBio. Utilizzando la tecnologia genomica per valutare la resistenza antimicrobica di Escherichia coli nei suini della Cina orientale per 12 anni.

L'attuale uso eccessivo di antibiotici in medicina e agricoltura ha portato all'emergere di una resistenza agli antimicrobici, una grave minaccia per la salute pubblica.La ricerca attuale si è concentrata in gran parte su impostazioni cliniche, con insufficienti ricerche che esaminano le caratteristiche di resistenza di Escherichia coli da animali malati, in particolare il rischio di trasmissione da animale all'uomo.

Di recente, 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 mBioUtilizzando la tecnologia genomica, questo studio ha analizzato la resistenza agli antibiotici di 114 ceppi di Escherichia coli provenienti da suini malati raccolti in un periodo di 12 anni nella Cina orientale.Per la prima volta, ceppi di E. coli enterotossigenico (ETEC) portatori sia dei geni mcr-1 che mcr-3.

Introduzione

L'uso inappropriato di antibiotici nell'allevamento e nella sanità ha portato alla diffusione di batteri resistenti ai farmaci portatori di "geni super-resistenti" (come blaNDM, mcr-1,e tet ((X4))Ciò ha indebolito l'efficacia degli "antibiotici di ultima istanza" e ha portato a una carenza di nuovi farmaci, creando un grave problema.

L'E. coli, in quanto importante patogeno zoonotico, può sia causare malattie che diffondere geni resistenti ai farmaci attraverso gli ecosistemi (come quelli portatori dei geni ad alto rischio blaNDM-5, mcr-1 e tet ((X4/X5)).Gli effetti combinati della sua alta virulenza e della sua resistenza a più farmaci esacerbano il rischio diIl sequenziamento dell'intero genoma (WGS) è una tecnologia chiave per identificare i geni della resistenza ai farmaci e della patogenicità, fornendo una base per la prevenzione e il controllo delle malattie animali e umane.

Risultati della ricerca

1Prevalenza di Escherichia coli in questo studio

Come mostrato nella figura 1A, questo studio ha analizzato 114 isolati di E. coli provenienti da suini malati e morti provenienti da 82 allevamenti in 11 città della provincia dello Zhejiang tra il 2010 e il 2021.splenomegalia, e epatomegalia.

Come illustrato nella figura 1B, l'analisi genomica ha rivelato 39 tipi di sequenza (ST), di cui ST88 (che rappresenta il 15,8%) era il più comune.Molte ST coesistevano tra anni e cittàAlcuni tipi ST (come ST88) sono stati prevalenti costantemente nel corso del periodo di nove anni, mentre altri (come ST117 e ST48) sono comparsi solo durante periodi specifici.,Le piccole differenze di SNP tra ceppi hanno suggerito una possibile trasmissione tra aziende agricole e variabile nel tempo.

Figura 1. Caratteristiche epidemiologiche di 114 isolati di Escherichia coli

Figura A: Distribuzione e tempo del campionamento nella provincia dello Zhejiang (marcatori blu)

Figura B: associazione dei ceppi con città, anno e geni ad alto rischio di resistenza ai farmaci.

Figura C: Albero di copertura minima costruito sulla base del MLST. La dimensione del nodo rappresenta il numero di ceppi e la lunghezza del ramo riflette la variazione genetica.

Conclusione: gli isolati di E. coli provenienti da suini infetti nello Zhejiang hanno mostrato un'elevata diversità genetica (39 tipi ST).Le sottili differenze genetiche tra ceppi suggeriscono anche il rischio di trasmissione tra aziende agricoleIl ceppo ST88 ha dimostrato un'attività epidemica sostenuta per fino a nove anni.

Figura 2. ANI di 114 E. coli isolati

I nomi dei ceppi di E. coli isolati dal 2010 al 2017 sono contrassegnati in blu e i nomi dei ceppi di E. coli isolati dal 2018 al 2021 sono contrassegnati in rosa.

2Analisi della resistenza antimicrobica di 114 isolati di E. coli

I 114 isolati di E. coli provenienti da suini malati hanno generalmente mostrato una grave resistenza multirresistente (99,12% erano resistenti a tre o più classi di farmaci (Figura 3B)).La resistenza all'ampicillina e ai preparati combinati raggiunge il 100%In particolare, il 21,05% dei ceppi era resistente alla colistina.71%) è diminuito significativamente rispetto al periodo precedente (29Tuttavia, il tasso di resistenza al florfenicolo è aumentato al 94,29%, mentre i tassi di resistenza ad altri farmaci sono rimasti relativamente stabili.Questo cambiamento dinamico può essere correlato ad aggiustamenti delle politiche in materia di farmaci.

Figura 3. Resistenza antimicrobica di 114 isolati di E. coli

Figura A: Tassi di resistenza di 114 isolati a 13 antibiotici; Figura B: Distribuzione dei ceppi multiresistenti;

Figura C: Confronto delle variazioni dei tassi di resistenza tra il 2010-2017 e il 2018-2021, con test chi-quadrati utilizzati per analizzare il significato delle differenze.

Conclusione: la resistenza multi-farmaceutica grave era prevalente in E. coli isolato da suini malati nella provincia dello Zhejiang, con una resistenza alla colistina particolarmente evidente.dopo il divieto nel 2017, i tassi di resistenza sono diminuiti significativamente, mentre la resistenza al florfenicolo è aumentata.

3Caratterizzazione delle caratteristiche genomiche associate all'AMR negli isolati di E. coli

Lo studio ha rilevato che i 114 isolati di E. coli provenienti da suini malati presentavano una media di 4,9 plasmidi, con il plasmido IncFIB che è il più comune (78,07% dei ceppi).Tutti i ceppi contenenti almeno due geni di resistenza ai farmaci (ARG), e l'80,7% ospitava più di 10 ARG, con mdf ((A), tet ((A), floR e sul2 come i più diffusi.g., IncHI2 tipo con aadA2b/sul3/tet ((A), e IncI2 tipo con mcr-1), e gli esperimenti hanno confermato che i plasmidi IncI2 possono efficacemente mediare il trasferimento del gene mcr-1 tra ceppi.

Figura 4. Risultati di previsione dei geni di resistenza acquisita in 114 isolati di Escherichia coli

Figura 5. Coefficienti di correlazione tra ARG e repliche plasmitiche in 114 isolati di E. coli

Conclusione: l'E. coli di suini malati è comunemente portatrice di più plasmidi e è arricchita per i geni della resistenza.Si è dimostrato che i plasmidi IncI2 sono vettori altamente efficienti per il trasferimento orizzontale del gene chiave di resistenza mcr-1.

4Identificazione delle caratteristiche genomiche associate alla virulenza negli isolati di E. coli

Lo studio ha rilevato che tutti i 114 isolati di E. coli analizzati portavano almeno un gene virulento, con quasi l'80% che ospitava almeno 10. Tra questi, il gene terC era il più comune (99,12%),seguito dal gene traT (81Altri geni chiave di virulenza, stb, sta1, stx2A, stx2B e astA, si sono verificati nel 24,56% al 36,84% degli isolati.L' analisi ha rivelato correlazioni significative tra tipi di ceppi specifici (tipi ST) e determinati geni di virulenzaST501 è stato associato a stb e sta1, ST100 ad astA e stb, e ST88 e ST4214 a stb, sta1, stx2A e stx2B.Sono state osservate relazioni significative di co-occurrenza tra astA e stb.Lo studio ha anche identificato 28 Escherichia coli produttori di tossina Shiga (STEC), 43 Escherichia coli enterotossigenico (ETEC),e un Escherichia coli (EPEC) che produce EPEC.

Figura 6. Risultati di previsione del gene di virulenza per 114 isolati di E. coli

Le griglie rosse indicano i geni di virulenza di E. coli ad alto rischio noti, mentre le griglie rosa indicano i geni di virulenza comuni.

Conclusione: l'E. coli isolato da suini malati è comunemente portatore di più geni di virulenza.e sottotipi patogeni quali STEC, ETEC ed EPEC sono stati identificati con successo.

5Caratterizzazione genomica dei plasmidi portatori di mcr-1 e mcr-3

Lo studio ha rivelato che due ceppi di E. coli sono portatori dei geni mcr-1 e mcr-3.che ha una struttura semplice e un elevato potenziale di trasmissione, mentre mcr-3 si trova su un plasmido IncHI2, che è complesso e diversificato e porta più geni di resistenza ai farmaci.

Figura 7. Analisi comparativa dei plasmidi portatori di mcr e tet (((X4) con plasmidi precedentemente riportati utilizzando gli strumenti BLAST.

Conclusione: i geni mcr-1 e mcr-3 in E. coli si sono trovati su plasmidi strutturalmente semplici (IncI2) e complessi (IncHI2) rispettivamente,suggerendo diversi meccanismi di trasmissione del gene di resistenza.

6. Caratterizzazione genomica dei plasmidi portatori di tet ((X4)

Lo studio ha rilevato che due ceppi di E. coli resistenti alla tigeciclina portavano due plasmidi tet(X4) strutturalmente distinti: il piccolo plasmido p626A1-38K-tetX4 (tipo IncX1, struttura semplice,contenenti tet ((X4) e floR) e il grande plasmido p802A1-191K-tetX4 (tipo complesso, contenenti tet(X4) e altri cinque geni della resistenza).e ci sono regioni mobili attorno al tet(X4) contenenti più geni di resistenza e sequenze di inserimento, suggerendo un rischio di trasmissione di alto livello.

Figura 8. Analisi dell'ambiente genetico del gene mcr

A: ambiente genetico del gene *mcr-3* nei plasmiti p204A1-223K-mcr3 e p602A1-220K-mcr3;

B: ambiente genetico del gene *mcr-1* nei plasmiti p204A1-63K-mcr1 e p602A1-65K-mcr1.

Conclusione: Questo studio ha rilevato che i due plasmidi tet (((X4) strutturalmente distinti trasportati da E resistente alla tigeciclinaLe colombe posseggono entrambi caratteristiche spinali simili a quelle dei plasmidi prevalenti e contengono regioni mobili che circondano i geni, indicando un elevato rischio di trasmissione.

Conclusioni

Questo studio ha rilevato una diffusa resistenza a farmaci (anche a farmaci di ultima linea) in Escherichia coli isolati da suini malati nella Cina orientale.sono stati trasmessi tramite un plasmido complesso (tipo IncI2/IncHI2). 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.