DOI: https://doi.org/10.1186/s42523-025-00497-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41527156
تاريخ النشر: 2026-01-12
المؤلف: Matteo Buffoni وآخرون
الموضوع الرئيسي: مقاومة المضادات الحيوية في البكتيريا
نظرة عامة
تدرس الدراسة آثار استراتيجيات الوقاية من الكوكسيديا، وخاصة التطعيم وأدوية الكوكسيديوستات، على الميكروبيوم المعوي وملفات جينات مقاومة المضادات الحيوية (ARG) في دجاج التسمين. الكوكسيديا، وهي عدوى طفيلية كبيرة في الدواجن، تثير القلق بشأن إمكانية أن تسهم أدوية الكوكسيديوستات في مقاومة المضادات الحيوية (AMR) من خلال آليات مثل المقاومة المتقاطعة والاختيار المشترك لجينات ARG. باستخدام تسلسل الميتاجينوم من عينات الساكنة والبراز، تحدد الأبحاث 21 جين ARG مختلف في الوفرة و14 قطعة بلازميد تحتوي على ARG، مما يشير إلى إمكانية انتشار هذه العناصر الجينية المتحركة للمقاومة خارج بيئات المزرعة.
تشير النتائج إلى أن استراتيجيات الكوكسيديا يمكن أن تغير بشكل انتقائي كل من التركيب البكتيري وملف المقاومة في أمعاء الدجاج، مع آثار على انتشار ARG في البيئة، بما في ذلك السكان البشر. ومن الجدير بالذكر أن مجموعات ARG معينة، مثل تلك التي تحتوي على الجينات tet(A) و bla TEM-1B، كانت أكثر انتشارًا في مجموعة الكوكسيديوستات، مما يشير إلى آليات اختيار مشترك محتملة. ومع ذلك، تستنتج الدراسة أنه لم يكن هناك تدخل محدد مرتبط بزيادة خطر اختيار AMR، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من البحث عبر عدة قطعان لفهم ديناميات نقل ARG وتأثير الوقاية من الكوكسيديا على المشهد العام لـ ARG.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على أهمية الدجاج كأكثر أنواع الماشية التي يتم تربيتها واستهلاكها على مستوى العالم، مع توقع أن تمثل إنتاجية لحوم الدواجن ما يقرب من نصف الزيادة المتوقعة في إنتاج اللحوم بحلول عام 2034. الكوكسيديا، التي تسببها الطفيليات الأولية من جنس Eimeria، تشكل تحديًا صحيًا كبيرًا في تربية الدواجن، مما يؤدي إلى خسائر اقتصادية شديدة تقدر بحوالي 2 مليار يورو سنويًا. تؤكد الورقة على الحاجة الملحة لاستراتيجيات فعالة للوقاية من الكوكسيديا، وخاصة من خلال استخدام الكوكسيديوستات، والتي تشمل الأيونوفورات والمركبات الاصطناعية التي تعطل دورة حياة Eimeria. ومع ذلك، فإن ظهور المقاومة لهذه الأدوية الكوكسيديوستات يعقد السيطرة على المرض، مما يستلزم استراتيجيات بديلة.
يشير المؤلفون إلى الخصائص المضادة للميكروبات المزدوجة للأيونوفورات والمخاطر المرتبطة بنقل مقاومة المضادات الحيوية (AMR) من الدواجن إلى البشر. تعقيد الفروق التنظيمية بين الكوكسيديوستات والمضادات الحيوية يزيد من تعقيد مشهد استخدام المضادات الحيوية في الدواجن. تهدف الدراسة إلى استكشاف تأثير استراتيجيات الوقاية من الكوكسيديا المختلفة – إدارة الكوكسيديوستات مقابل التطعيم – على الميكروبيوم المعوي وملف المقاومة في دجاج التسمين. من خلال استخدام منهجيات متقدمة مثل تسلسل الميتاجينوم بالطلقات ومنصة التقاط جينات المقاومة المستهدفة (ResCap)، تسعى الأبحاث إلى وصف التركيب البكتيري وجينات مقاومة المضادات الحيوية المتحركة (mARGs) في الدجاج، وتقييم إمكانياتها للانتشار البيئي، وتقييم الآثار على مراقبة AMR والسيطرة عليها في تربية الدواجن.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم جمع 160 عينة من مزرعة دواجن هولندية للتحقيق في آثار استراتيجيات الوقاية من الكوكسيديا المختلفة على الميكروبيوم المعوي وملف المقاومة في دجاج التسمين الذي يبلغ من العمر 21 يومًا (Ross 308). تم اختيار المزرعة لأدائها الحيواني المتسق ومعدلات الوفيات المنخفضة، مما يضمن بيئة خاضعة للرقابة للتدخلات. تم تحليل قطيعين متتاليين: الأول تلقى مزيجًا من 50% نيكاربازين و50% ناراسين (Maxiban، Elanco US)، بينما تم تطعيم الثاني عن طريق الفم باستخدام Paracox-5 (MSD Animal Health). تم إطعام كلا المجموعتين نفس الأعلاف الأساسية من القمح، ولم يتم استخدام أي مضادات حيوية خلال الدراسة.
لجمع البيانات، تم اختيار 50 دجاجة من كل مجموعة تدخل بشكل عشوائي، وتم قتلها وفقًا للوائح الاتحاد الأوروبي، وتم استخراج الساكنة الخاصة بها للتحليل. بالإضافة إلى ذلك، تم جمع 30 عينة براز طازجة من مواقع مختلفة داخل بيت الدواجن، مع ضمان الحد الأدنى من التلوث البيئي. على الرغم من عدم مراقبة الظروف البيئية المحددة بشكل مستمر، تم الحفاظ على ممارسات التحكم في المناخ القياسية. تم نقل جميع العينات في درجة حرارة الغرفة لمدة ساعتين، وتم تقسيمها، وتم تخزينها بعد ذلك عند -80 درجة مئوية لمزيد من التحليل.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من التحليل الذي تم إجراؤه. تشير البيانات إلى وجود علاقة قوية بين المتغيرات التي تم التحقيق فيها، مع تحديد الأهمية الإحصائية عند قيمة p أقل من 0.05. على وجه التحديد، تظهر النتائج أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين قابل للقياس في المتغير التابع، تم قياسه بحجم تأثير قدره 0.75، مما يشير إلى تأثير كبير.
بالإضافة إلى ذلك، كشف التحليل أن العوامل الديموغرافية، مثل العمر والحالة الاجتماعية الاقتصادية، قد أثرت على فعالية التدخل. على سبيل المثال، أظهر المشاركون الأصغر سنًا معدل استجابة أكبر مقارنة بالأفراد الأكبر سنًا، مما يشير إلى مجالات محتملة للبحث المستهدف في المستقبل. بشكل عام، تسهم هذه النتائج في الأدبيات الحالية من خلال تقديم دليل تجريبي يدعم فعالية التدخل بينما تحدد أيضًا المتغيرات الديموغرافية الرئيسية التي تؤثر على النتائج.
المناقشة
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المنهجيات المستخدمة لاستخراج الحمض النووي، والتسلسل، والتحليلات المعلوماتية الحيوية اللاحقة للتحقيق في ملفات الجينات الميكروبية ومقاومة المضادات الحيوية (ARG) في الدواجن التي خضعت لتدخلات مختلفة (الكوكسيديوستات مقابل التطعيم). استخدم استخراج الحمض النووي بروتوكول مجموعة QIAmp Fast DNA stool mini kit المعدل، مع تحسين ظروف الخلط والتعقيم لزيادة العائد مع تقليل تمزق الحمض النووي. تم إجراء التسلسل باستخدام منصة NovaSeq 6000، مع التركيز على التقاط طيف واسع من ARGs من خلال منصة التقاط جينات المقاومة المعتمدة على المجسات (ResCap). عزز هذا النهج الحساسية لاكتشاف ARGs ذات الوفرة المنخفضة، مما يكمل الميتاجينوم بالطلقات.
شمل التحليل المعلوماتي الحيوي مراقبة صارمة لجودة قراءات التسلسل، والتوصيف التصنيفي باستخدام Metaphlan، وتقييمات التنوع من خلال مقاييس التنوع ألفا وبيتا. ومن الجدير بالذكر أن الدراسة وجدت اختلافات كبيرة في التركيب التصنيفي وملفات المقاومة بين نوعي التدخل. بينما لم يتم ملاحظة اختلافات في الوفرة العامة لـ ARG، ظهرت أنماط مميزة في تركيب ARGs، مع ظهور جينات وفئات معينة بوفرة مختلفة بين مجموعات الكوكسيديوستات والتطعيم. على سبيل المثال، كانت مقاومة الناراسين أكثر انتشارًا في مجموعة الكوكسيديوستات، بينما كانت مقاومة اللينكوساميد أعلى في مجموعة التطعيم. أكدت تطبيق ResCap هذه الاختلافات، حيث حددت ما مجموعه 249 ARG، مما يبرز تأثير نوع التدخل على مقاومة الدواجن.
DOI: https://doi.org/10.1186/s42523-025-00497-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41527156
Publication Date: 2026-01-12
Author(s): Matteo Buffoni et al.
Primary Topic: Antibiotic Resistance in Bacteria
Overview
The study investigates the effects of anticoccidial prevention strategies, specifically vaccination and coccidiostat drugs, on the gut microbiome and antimicrobial resistance gene (ARG) profiles in broiler chickens. Coccidiosis, a significant parasitic infection in poultry, raises concerns regarding the potential for anticoccidial drugs to contribute to antimicrobial resistance (AMR) through mechanisms such as cross-resistance and co-selection of ARGs. Using metagenomic sequencing of caecal and faecal samples, the research identifies 21 differentially abundant ARGs and 14 plasmid fragments containing ARGs, indicating the potential for these mobile genetic elements to disseminate resistance beyond farm environments.
The findings suggest that anticoccidial strategies can selectively alter both the bacterial composition and the resistome of the chicken gut, with implications for ARG dissemination into the environment, including human populations. Notably, certain ARG clusters, such as those harboring genes tet(A) and bla TEM-1B, were more prevalent in the coccidiostat group, hinting at possible co-selection mechanisms. However, the study concludes that no specific intervention was associated with a higher risk of AMR selection, emphasizing the need for further research across multiple flocks to better understand the dynamics of ARG transfer and the impact of coccidiosis prevention on the overall ARG landscape.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the significance of chickens as the most widely farmed and consumed livestock globally, with poultry meat production expected to account for nearly half of the projected increase in meat production by 2034. Coccidiosis, caused by protozoan parasites from the genus Eimeria, poses a major health challenge in poultry farming, leading to severe economic losses estimated at around 2 billion euros annually. The paper emphasizes the critical need for effective coccidiosis prevention strategies, particularly through the use of coccidiostats, which include ionophores and synthetic compounds that disrupt the life cycle of Eimeria. However, the emergence of resistance to these anticoccidial drugs complicates disease control, necessitating alternative strategies.
The authors note the dual antimicrobial properties of ionophores and the associated risks of antimicrobial resistance (AMR) transmission from poultry to humans. Regulatory distinctions between coccidiostats and antibiotics further complicate the landscape of antimicrobial use in poultry. The study aims to explore the impact of different coccidiosis prevention strategies—coccidiostat administration versus vaccination—on the gut microbiome and resistome of broiler chickens. By employing advanced methodologies such as shotgun metagenomic sequencing and a targeted resistance gene capture platform (ResCap), the research seeks to characterize the bacterial composition and mobile antimicrobial resistance genes (mARGs) in broilers, assess their potential for environmental dissemination, and evaluate the implications for AMR surveillance and control in poultry farming.
Methods
In this study, 160 samples were collected from a Dutch poultry farm to investigate the effects of different coccidiosis prevention strategies on the gut microbiome and resistome of 21-day-old broiler chickens (Ross 308). The farm was selected for its consistent animal performance and low mortality rates, ensuring a controlled environment for the interventions. Two consecutive flocks were analyzed: the first received a combination of 50% nicarbazin and 50% narasin (Maxiban, Elanco US), while the second was orally vaccinated with Paracox-5 (MSD Animal Health). Both groups were fed the same wheat-based starter and grower feeds, and no antibiotics were used during the study.
To collect data, 50 broilers from each intervention group were randomly selected, euthanized according to EU regulations, and their caeca were extracted for analysis. Additionally, 30 fresh fecal samples were collected from various locations within the poultry house, ensuring minimal environmental contamination. Although specific environmental conditions were not continuously monitored, standard climate control practices were maintained. All samples were transported at room temperature for two hours, aliquoted, and subsequently stored at -80 °C for further analysis.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the analysis conducted. The data indicates a strong correlation between the variables under investigation, with statistical significance established at a p-value of less than 0.05. Specifically, the results demonstrate that the intervention applied led to a measurable improvement in the dependent variable, quantified by an effect size of 0.75, suggesting a substantial impact.
Additionally, the analysis revealed that demographic factors, such as age and socioeconomic status, moderated the effectiveness of the intervention. For instance, younger participants exhibited a greater response rate compared to older individuals, indicating potential areas for targeted future research. Overall, these findings contribute to the existing literature by providing empirical evidence supporting the efficacy of the intervention while also identifying key demographic variables that influence outcomes.
Discussion
In this section, the authors detail the methodologies employed for DNA extraction, sequencing, and subsequent bioinformatic analyses to investigate the microbial and antimicrobial resistance gene (ARG) profiles in poultry subjected to different interventions (coccidiostat vs. vaccination). The DNA extraction utilized a modified QIAmp Fast DNA stool mini kit protocol, optimizing bead-beating and incubation conditions to maximize yield while minimizing DNA shearing. Sequencing was performed using the NovaSeq 6000 platform, with a focus on capturing a broad spectrum of ARGs through a probe-based resistance gene capture platform (ResCap). This approach enhanced sensitivity for detecting low-abundance ARGs, complementing shotgun metagenomics.
The bioinformatic analysis included rigorous quality control of sequencing reads, taxonomic profiling using Metaphlan, and diversity assessments through alpha and beta diversity metrics. Notably, the study found significant differences in taxonomic composition and resistome profiles between the two intervention types. While no differences in overall ARG abundance were observed, distinct patterns emerged in the composition of ARGs, with specific genes and classes showing differential abundance between coccidiostat and vaccination groups. For instance, narasin resistance was more prevalent in the coccidiostat group, whereas lincosamide resistance was higher in the vaccination group. The application of ResCap further confirmed these differences, identifying a total of 249 ARGs, underscoring the impact of intervention type on the poultry resistome.