Published February 14, 2022 | Version v1
Publication Open

Plasmid-mediated colistin resistance and ESBL production in Escherichia coli from clinically healthy and sick pigs

Creators

  • 1. Chulalongkorn University
  • 2. Nong Lam University Ho Chi Minh City
  • 3. Ministry of Education and Training

Description

This study aimed to determine the percentage of colistin resistant and ESBL-producing Escherichia coli from clinically sick and healthy pigs and understand the molecular mechanisms underlying colistin resistance and ESBL production. A total of 454 E. coli isolates from healthy pigs (n = 354; piglets, n = 83; fattening pigs, n = 142 and sows, n = 100) and sick pigs (n = 100) were examined for antimicrobial susceptibility, chromosomal and plasmid-mediated colistin resistance mechanisms and ESBL genes. The healthy (41%) and sick pig (73%) isolates were commonly resistant to colistin. Three mcr genes including mcr-1 (10.4%), mcr-2 (1.1%) and mcr-3 (45%) were detected, of which mcr-3 was most frequently detected in the healthy (33%) and sick pig (57%) isolates. Coexistence of mcr-1/mcr-3 and mcr-2/mcr-3 was observed in piglets (23%), fattening pig (3.5%) and sick pig (13%) isolates. Three amino acid substitutions including E106A and G144S in PmrA and V161G in PmrB were observed only in colistin-resistant isolates carrying mcr-3. The percentage of ESBL-producing E. coli was significantly higher in the sick pigs (44%) than the healthy pigs (19.2%) (P = 0.00). The blaCTX-M group was most prevalent (98.5%), of which blaCTX-M-14 (54.5%) and blaCTX-M-55 (42.9%) were predominant. The blaTEM-1 (68.8%) and blaCMY-2 (6.3%) genes were identified in ESBL-producers. All ESBL producers were multidrug resistant and the majority from piglets (97%), fattening pigs (77.3%) and sick pigs (82%) carried mcr gene (s). ESBL producers from piglets (n = 5) and sick pig (n = 1) simultaneously transferred blaTEM-1 (or blaCTX-M-55) and mcr-3 to Salmonella. In conclusion, pigs are important reservoirs of colistin-resistant E. coli that also produced ESBLs, highlighting the need for prudent and effective use of antimicrobials in pigs and other food-producing animals.

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

Translated Description (Arabic)

تهدف هذه الدراسة إلى تحديد النسبة المئوية للإشريكية القولونية المقاومة للكوليستين والمنتجة لـ ESBL من الخنازير المريضة سريريًا والصحية وفهم الآليات الجزيئية الكامنة وراء مقاومة الكولستين وإنتاج ESBL. تم فحص ما مجموعه 454 من الإشريكية القولونية المعزولة عن الخنازير السليمة (n = 354 ؛ الخنازير، n = 83 ؛ الخنازير المسمنة، n = 142 والبذار، n = 100) والخنازير المريضة (n = 100) بحثًا عن الحساسية لمضادات الميكروبات وآليات مقاومة الكولستين بوساطة الكروموسومات والبلازميد وجينات ESBL. كانت عزلة الخنازير الصحية (41 ٪) والمريضة (73 ٪) مقاومة بشكل شائع للكوليستين. تم اكتشاف ثلاثة جينات mcr بما في ذلك mcr -1 (10.4 ٪) و mcr -2 (1.1 ٪) و mcr -3 (45 ٪)، والتي تم اكتشاف mcr -3 منها بشكل متكرر في عزلات الخنازير السليمة (33 ٪) والخنازير المريضة (57 ٪). لوحظ تعايش mcr -1/mcr -3 و mcr -2/mcr -3 في الخنازير (23 ٪)، وخنازير التسمين (3.5 ٪) والخنازير المريضة (13 ٪). لوحظت ثلاثة بدائل للأحماض الأمينية بما في ذلك E106A و G144S في PmrA و V161G في PmrB فقط في العزلات المقاومة للكوليستين التي تحمل mcr -3. كانت نسبة الإشريكية القولونية المنتجة لـ ESBL أعلى بكثير في الخنازير المريضة (44 ٪) من الخنازير السليمة (19.2 ٪) (P = 0.00). كانت مجموعة blaCTX - M هي الأكثر انتشارًا (98.5 ٪)، منها blaCTX - M -14 (54.5 ٪) و blaCTX - M -55 (42.9 ٪) كانت الغالبة. تم تحديد جينات blaTEM -1 (68.8 ٪) و blaCMY -2 (6.3 ٪) في منتجي ESBL. كان جميع منتجي ESBL مقاومين للأدوية المتعددة وكان معظمهم من الخنازير (97 ٪) والخنازير المسمنة (77.3 ٪) والخنازير المريضة (82 ٪) يحملون جين (جينات) mcr. نقل منتجو ESBL من الخنازير (n = 5) والخنازير المريضة (n = 1) في وقت واحد blaTEM -1 (أو blaCTX - M -55) و mcr -3 إلى السالمونيلا. في الختام، الخنازير هي خزانات مهمة من الإشريكية القولونية المقاومة للكوليستين التي أنتجت أيضًا ESBLs، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى الاستخدام الحكيم والفعال لمضادات الميكروبات في الخنازير وغيرها من الحيوانات المنتجة للغذاء.

Translated Description (French)

Cette étude visait à déterminer le pourcentage d'Escherichia coli résistants à la colistine et producteurs de BLSE provenant de porcs cliniquement malades et en bonne santé et à comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents à la résistance à la colistine et à la production de BLSE. Au total, 454 isolats d'E. coli provenant de porcs en bonne santé (n = 354 ; porcelets, n = 83 ; porcs d'engraissement, n = 142 et truies, n = 100) et de porcs malades (n = 100) ont été examinés pour la sensibilité aux antimicrobiens, les mécanismes de résistance à la colistine à médiation chromosomique et plasmidique et les gènes du BLSE. Les isolats de porcs sains (41 %) et malades (73 %) étaient généralement résistants à la colistine. Trois gènes mcr, dont mcr-1 (10,4 %), mcr-2 (1,1 %) et mcr-3 (45 %), ont été détectés, dont mcr-3 a été le plus fréquemment détecté dans les isolats de porcs sains (33 %) et malades (57 %). La coexistence des isolats mcr-1/mcr-3 et mcr-2/mcr-3 a été observée chez les porcelets (23 %), les porcs d'engraissement (3,5 %) et les porcs malades (13 %). Trois substitutions d'acides aminés, y compris E106A et G144S dans PmrA et V161G dans PmrB, n'ont été observées que dans des isolats résistants à la colistine porteurs de mcr-3. Le pourcentage d'E. coli productrices de BLSE était significativement plus élevé chez les porcs malades (44 %) que chez les porcs en bonne santé (19,2 %) (P = 0,00). Le groupe blaCTX-M était le plus répandu (98,5 %), dont blaCTX-M-14 (54,5 %) et blaCTX-M-55 (42,9 %) étaient prédominants. Les gènes blaTEM-1 (68,8 %) et blaCMY-2 (6,3 %) ont été identifiés chez les producteurs de BLSE. Tous les producteurs de BLSE étaient multirésistants et la majorité des porcelets (97 %), des porcs d'engraissement (77,3 %) et des porcs malades (82 %) portaient le (s) gène (s) mcr. Les producteurs de BLSE de porcelets (n = 5) et de porcs malades (n = 1) ont simultanément transféré blaTEM-1 (ou blaCTX-M-55) et mcr-3 à Salmonella. En conclusion, les porcs sont d'importants réservoirs d'E. coli résistants à la colistine qui ont également produit des BLSE, soulignant la nécessité d'une utilisation prudente et efficace des antimicrobiens chez les porcs et autres animaux producteurs d'aliments.

Translated Description (Spanish)

Este estudio tuvo como objetivo determinar el porcentaje de Escherichia coli resistente a la colistina y productora de BLEE de cerdos clínicamente enfermos y sanos y comprender los mecanismos moleculares subyacentes a la resistencia a la colistina y la producción de BLEE. Se examinó un total de 454 aislados de E. coli de cerdos sanos (n = 354; lechones, n = 83; cerdos de engorde, n = 142 y cerdas, n = 100) y cerdos enfermos (n = 100) para determinar la susceptibilidad antimicrobiana, los mecanismos de resistencia a la colistina mediados por cromosomas y plásmidos y los genes ESBL. Los aislados de cerdos sanos (41%) y enfermos (73%) eran comúnmente resistentes a la colistina. Se detectaron tres genes mcr, incluidos mcr-1 (10,4%), mcr-2 (1,1%) y mcr-3 (45%), de los cuales mcr-3 se detectó con mayor frecuencia en los aislados de cerdos sanos (33%) y enfermos (57%). Se observó coexistencia de aislados mcr-1/mcr-3 y mcr-2/mcr-3 en lechones (23%), cerdos de engorde (3,5%) y cerdos enfermos (13%). Se observaron tres sustituciones de aminoácidos que incluyen E106A y G144S en PmrA y V161G en PmrB solo en aislados resistentes a la colistina que portan mcr-3. El porcentaje de E. coli productora de BLEE fue significativamente mayor en los cerdos enfermos (44%) que en los cerdos sanos (19,2%) (P = 0,00). El grupo blaCTX-M fue el más prevalente (98.5%), de los cuales blaCTX-M-14 (54.5%) y blaCTX-M-55 (42.9%) fueron los predominantes. Los genes blaTEM-1 (68,8%) y blaCMY-2 (6,3%) se identificaron en los productores de BLEE. Todos los productores de ESBL eran resistentes a múltiples fármacos y la mayoría de los lechones (97%), cerdos de engorde (77,3%) y cerdos enfermos (82%) portaban genes mcr. Los productores de ESBL de lechones (n = 5) y cerdos enfermos (n = 1) transfirieron simultáneamente blaTEM-1 (o blaCTX-M-55) y mcr-3 a Salmonella. En conclusión, los cerdos son importantes reservorios de E. coli resistente a la colistina que también produjeron BLEE, lo que destaca la necesidad de un uso prudente y eficaz de antimicrobianos en cerdos y otros animales productores de alimentos.

Files

s41598-022-06415-0.pdf.pdf

Files (1.6 MB)

⚠️ 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:be4b1d6a4da2391a5e8a163ba740763c
1.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مقاومة الكولستين بوساطة البلازميد وإنتاج ESBL في الإشريكية القولونية من الخنازير السليمة والمريضة سريريًا
Translated title (French)
Résistance à la colistine médiée par les plasmides et production de BLSE chez Escherichia coli à partir de porcs cliniquement sains et malades
Translated title (Spanish)
Resistencia a la colistina mediada por plásmidos y producción de BLEE en Escherichia coli de cerdos clínicamente sanos y enfermos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4212818679
DOI
10.1038/s41598-022-06415-0

Is supplement to
https://openalex.org/W4310134810 (Other)
https://openalex.org/W2899178062 (Other)
https://openalex.org/W2796965525 (Other)
https://openalex.org/W2796490952 (Other)
https://openalex.org/W2747942801 (Other)
https://openalex.org/W2597337880 (Other)
https://openalex.org/W2588007085 (Other)
https://openalex.org/W2526116747 (Other)
https://openalex.org/W2520216566 (Other)
https://openalex.org/W2518071160 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1973515028
  • https://openalex.org/W1981701579
  • https://openalex.org/W1990394225
  • https://openalex.org/W1999467838
  • https://openalex.org/W2002118727
  • https://openalex.org/W2009781381
  • https://openalex.org/W2016572586
  • https://openalex.org/W2037523779
  • https://openalex.org/W2038752330
  • https://openalex.org/W2047979085
  • https://openalex.org/W2074137304
  • https://openalex.org/W2101798664
  • https://openalex.org/W2130224428
  • https://openalex.org/W2130706154
  • https://openalex.org/W2132146381
  • https://openalex.org/W2133487272
  • https://openalex.org/W2141888371
  • https://openalex.org/W2144811406
  • https://openalex.org/W2151980628
  • https://openalex.org/W2179036997
  • https://openalex.org/W2223778696
  • https://openalex.org/W2230042822
  • https://openalex.org/W2504872050
  • https://openalex.org/W2593444269
  • https://openalex.org/W2732368836
  • https://openalex.org/W2735498650
  • https://openalex.org/W2742292956
  • https://openalex.org/W2742755567
  • https://openalex.org/W2768686043
  • https://openalex.org/W2770979938
  • https://openalex.org/W2795237252
  • https://openalex.org/W2802394721
  • https://openalex.org/W2909701585
  • https://openalex.org/W2914688405
  • https://openalex.org/W2929934094
  • https://openalex.org/W2953677656
  • https://openalex.org/W3007747662
  • https://openalex.org/W3111098997