Published March 19, 2021 | Version v1
Publication Open

Antimicrobial resistance profiles of Escherichia coli from swine farms using different antimicrobials and management systems

Creators

  • 1. Kasetsart University

Description

The emerging of antimicrobial-resistant foodborne bacteria is a serious public health concern worldwide. This study was conducted to determine the association between farm management systems and antimicrobial resistance profiles of Escherichia coli isolated from conventional swine farms and natural farms. E. coli isolates were evaluated for the minimum inhibitory concentration (MIC) of 17 antimicrobials, extended-spectrum beta-lactamase (ESBL)-producing enzymes, and plasmid-mediated colistin-resistant genes.Fecal swabs were longitudinally collected from healthy pigs at three stages comprising nursery pigs, fattening pigs, and finishers, in addition to their environments. High-generation antimicrobials, including carbapenem, were selected for the MIC test. DNA samples of colistin-resistant isolates were amplified for mcr-1 and mcr-2 genes. Farm management and antimicrobial applications were evaluated using questionnaires.The detection rate of ESBL-producing E. coli was 17%. The highest resistance rates were observed with trimethoprim/sulfamethoxazole (53.9%) and colistin (48.5%). All isolates were susceptible to carbapenem. Two large intensive farms that used colistin-supplemented feed showed the highest colistin resistance rates of 84.6% and 58.1%. Another intensive farm that did not use colistin showed a low colistin resistance rate of 14.3%. In contrast, a small natural farm that was free from antimicrobials showed a relatively high resistance rate of 41.8%. The majority of colistin-resistant isolates had MIC values of 8 mg/mL (49%) and ≥16 mg/mL (48%). The genes mcr-1 and mcr-2 were detected at rates of 64% and 38%, respectively, among the colistin-resistant E. coli.Commensal E. coli were relatively sensitive to the antimicrobials used for treating critical human infections. Colistin use was the primary driver for the occurrence of colistin resistance in swine farms having similar conventional management systems. In the natural farm, cross-contamination could just occur through the environment if farm biosecurity is not set up carefully, thus indicating the significance of farm biosecurity risk even in an antimicrobial-free farm.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

إن ظهور البكتيريا التي تنقلها مضادات الميكروبات هي مصدر قلق خطير على الصحة العامة في جميع أنحاء العالم. أجريت هذه الدراسة لتحديد العلاقة بين أنظمة إدارة المزارع وملامح مقاومة مضادات الميكروبات للإشريكية القولونية المعزولة عن مزارع الخنازير التقليدية والمزارع الطبيعية. تم تقييم عزلات الإشريكية القولونية للحد الأدنى من التركيز المثبط (MIC) لـ 17 من مضادات الميكروبات، والإنزيمات المنتجة للبيتا لاكتاماز طويلة الطيف (ESBL)، والجينات المقاومة للكوليستين بوساطة البلازميد. تم جمع مسحات البراز طوليًا من الخنازير السليمة على ثلاث مراحل تضم خنازير الحضانة والخنازير المسمنة والتشطيبات، بالإضافة إلى بيئاتها. تم اختيار مضادات الميكروبات عالية الجيل، بما في ذلك الكاربابينيم، لاختبار الميكروفون. تم تضخيم عينات الحمض النووي للعزلات المقاومة للكوليستين لجينات mcr -1 و mcr -2. تم تقييم إدارة المزارع والتطبيقات المضادة للميكروبات باستخدام الاستبيانات. كان معدل اكتشاف الإشريكية القولونية المنتجة لـ ESBL 17 ٪. لوحظت أعلى معدلات المقاومة مع تريميثوبريم/سلفاميثوكسازول (53.9 ٪) وكوليستين (48.5 ٪). كانت جميع العزلات عرضة للكاربابينيم. أظهرت مزرعتان كبيرتان مكثفتان تستخدمان الأعلاف المكملة للكوليستين أعلى معدلات مقاومة للكوليستين بنسبة 84.6 ٪ و 58.1 ٪. وأظهرت مزرعة مكثفة أخرى لم تستخدم الكولستين انخفاض معدل مقاومة الكولستين بنسبة 14.3 ٪. في المقابل، أظهرت مزرعة طبيعية صغيرة خالية من مضادات الميكروبات معدل مقاومة مرتفعًا نسبيًا بنسبة 41.8 ٪. كان لغالبية العزلات المقاومة للكوليستين قيم ميكروفون تبلغ 8 ملغ/مل (49 ٪) و 16 ملغ/مل (48 ٪). تم اكتشاف الجينات mcr -1 و mcr -2 بمعدلات 64 ٪ و 38 ٪ على التوالي، بين الإشريكية القولونية المقاومة للكوليستين. كانت الإشريكية القولونية حساسة نسبيًا لمضادات الميكروبات المستخدمة لعلاج العدوى البشرية الحرجة. كان استخدام الكولستين هو المحرك الرئيسي لحدوث مقاومة الكولستين في مزارع الخنازير التي لديها أنظمة إدارة تقليدية مماثلة. في المزرعة الطبيعية، يمكن أن يحدث التلوث المتبادل فقط من خلال البيئة إذا لم يتم إعداد الأمن البيولوجي للمزرعة بعناية، مما يشير إلى أهمية مخاطر الأمن البيولوجي للمزرعة حتى في مزرعة خالية من مضادات الميكروبات.

Translated Description (French)

L'émergence de bactéries d'origine alimentaire résistantes aux antimicrobiens est un grave problème de santé publique dans le monde entier. Cette étude a été menée pour déterminer l'association entre les systèmes de gestion agricole et les profils de résistance aux antimicrobiens d'Escherichia coli isolés dans les élevages porcins conventionnels et les élevages naturels. Les isolats d'E. coli ont été évalués pour la concentration minimale inhibitrice (CMI) de 17 antimicrobiens, enzymes productrices de bêta-lactamase à spectre étendu (BLSE) et gènes résistants à la colistine à médiation plasmidique. Des écouvillons fécaux ont été prélevés longitudinalement sur des porcs en bonne santé à trois stades, comprenant les porcs de pépinière, les porcs d'engraissement et les finisseurs, en plus de leur environnement. Les antimicrobiens de haute génération, y compris le carbapénème, ont été sélectionnés pour LE test de CMI. Des échantillons d'ADN d'isolats résistants à la colistine ont été amplifiés pour les gènes mcr-1 et mcr-2. La gestion de la ferme et les applications antimicrobiennes ont été évaluées à l'aide de questionnaires. Le taux de détection d'E. coli producteur de BLSE était de 17 %. Les taux de résistance les plus élevés ont été observés avec le triméthoprime/sulfaméthoxazole (53,9 %) et la colistine (48,5 %). Tous les isolats étaient sensibles au carbapénème. Deux grandes fermes intensives qui utilisaient des aliments supplémentés en colistine présentaient les taux de résistance à la colistine les plus élevés, soit 84,6 % et 58,1 %. Une autre ferme intensive qui n'utilisait pas de colistine présentait un faible taux de résistance à la colistine de 14,3 %. En revanche, une petite ferme naturelle exempte d'antimicrobiens présentait un taux de résistance relativement élevé de 41,8 %. La majorité des isolats résistants à la colistine avaient des valeurs de CMI de 8 mg/mL (49 %) et ≥16 mg/mL (48 %). Les gènes mcr-1 et mcr-2 ont été détectés à des taux de 64 % et 38 %, respectivement, parmi les E. coli résistants à la colistine. Les E. coli commensaux étaient relativement sensibles aux antimicrobiens utilisés pour traiter les infections humaines critiques. L'utilisation de la colistine a été le principal facteur de résistance à la colistine dans les élevages porcins ayant des systèmes de gestion conventionnels similaires. Dans la ferme naturelle, la contamination croisée pourrait simplement se produire dans l'environnement si la biosécurité de la ferme n'est pas mise en place avec soin, indiquant ainsi l'importance du risque de biosécurité de la ferme, même dans une ferme exempte d'antimicrobiens.

Translated Description (Spanish)

La aparición de bacterias resistentes a los antimicrobianos transmitidas por los alimentos es un grave problema de salud pública en todo el mundo. Este estudio se realizó para determinar la asociación entre los sistemas de gestión de granjas y los perfiles de resistencia a los antimicrobianos de Escherichia coli aislada de granjas porcinas convencionales y granjas naturales. Los aislados de E. coli se evaluaron para determinar la concentración inhibitoria mínima (MIC) de 17 antimicrobianos, enzimas productoras de betalactamasa de espectro extendido (ESBL) y genes resistentes a la colistina mediados por plásmidos. Se recogieron hisopos fecales longitudinalmente de cerdos sanos en tres etapas que comprendían cerdos de criadero, cerdos de engorde y cerdos de acabado, además de sus entornos. Se seleccionaron antimicrobianos de alta generación, incluido el carbapenem, para la prueba MIC. Las muestras de ADN de los aislados resistentes a la colistina se amplificaron para los genes mcr-1 y mcr-2. El manejo de la granja y las aplicaciones antimicrobianas se evaluaron mediante cuestionarios. La tasa de detección de E. coli productora de BLEE fue del 17%. Las tasas de resistencia más altas se observaron con trimetoprim/sulfametoxazol (53.9%) y colistina (48.5%). Todos los aislados eran susceptibles a carbapenem. Dos grandes granjas intensivas que utilizaron alimentos suplementados con colistina mostraron las tasas más altas de resistencia a la colistina de 84.6% y 58.1%. Otra granja intensiva que no usó colistina mostró una baja tasa de resistencia a la colistina del 14,3%. Por el contrario, una pequeña granja natural que estaba libre de antimicrobianos mostró una tasa de resistencia relativamente alta del 41,8%. La mayoría de los aislados resistentes a la colistina tenían valores de CMI de 8 mg/ml (49%) y ≥16 mg/ml (48%). Los genes mcr-1 y mcr-2 se detectaron a tasas de 64% y 38%, respectivamente, entre las E. coli resistentes a la colistina. Las E. coli menstruadas fueron relativamente sensibles a los antimicrobianos utilizados para tratar infecciones humanas críticas. El uso de colistina fue el principal impulsor de la aparición de resistencia a la colistina en granjas porcinas con sistemas de manejo convencionales similares. En la granja natural, la contaminación cruzada podría ocurrir a través del medio ambiente si la bioseguridad de la granja no se configura cuidadosamente, lo que indica la importancia del riesgo de bioseguridad de la granja incluso en una granja libre de antimicrobianos.

Files

19.pdf.pdf

Files (226 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:5360980bad11bf9723da89687501effc
226 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ملامح مقاومة مضادات الميكروبات للإشريكية القولونية من مزارع الخنازير باستخدام مضادات الميكروبات المختلفة وأنظمة الإدارة
Translated title (French)
Profils de résistance aux antimicrobiens d'Escherichia coli provenant d'élevages porcins utilisant différents antimicrobiens et systèmes de gestion
Translated title (Spanish)
Perfiles de resistencia antimicrobiana de Escherichia coli de granjas porcinas que utilizan diferentes antimicrobianos y sistemas de gestión

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3138279047
DOI
10.14202/vetworld.2021.689-695

Is supplement to
https://openalex.org/W4235798964 (Other)
https://openalex.org/W3195257122 (Other)
https://openalex.org/W2517965980 (Other)
https://openalex.org/W2418198648 (Other)
https://openalex.org/W2153696005 (Other)
https://openalex.org/W2144294538 (Other)
https://openalex.org/W2136162208 (Other)
https://openalex.org/W2085109512 (Other)
https://openalex.org/W2077515515 (Other)
https://openalex.org/W1593737715 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W2038039822
  • https://openalex.org/W2096757985
  • https://openalex.org/W2101798664
  • https://openalex.org/W2142343447
  • https://openalex.org/W2149941205
  • https://openalex.org/W2169490398
  • https://openalex.org/W2179036997
  • https://openalex.org/W2296944495
  • https://openalex.org/W2320972711
  • https://openalex.org/W2464095193
  • https://openalex.org/W2469491203
  • https://openalex.org/W2504872050
  • https://openalex.org/W2527699786
  • https://openalex.org/W2732368836
  • https://openalex.org/W2735498650
  • https://openalex.org/W2742292956
  • https://openalex.org/W2745113680
  • https://openalex.org/W2750018343
  • https://openalex.org/W2754815840
  • https://openalex.org/W2801149479
  • https://openalex.org/W2806040615
  • https://openalex.org/W2810427827
  • https://openalex.org/W2944063377
  • https://openalex.org/W3006688339
  • https://openalex.org/W4230258515
  • https://openalex.org/W4236334987
  • https://openalex.org/W4239088258