DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1474957
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39430107
تاريخ النشر: 2024-10-04
المؤلف: H Ayoub وآخرون
الموضوع الرئيسي: بروسيلا: التشخيص، الوبائيات، العلاج
نظرة عامة
تدرس الدراسة مقاومة المضادات الحيوية (AMR) في *Brucella melitensis*، وهو مسبب للحمى المالطية، مع التركيز بشكل خاص على السلالات من الهند. تم تحليل 24 عزلة من البشر والحيوانات من خلال اختبار حساسية المضادات الحيوية وتسلسل الجينوم الكامل. أظهرت النتائج معدلات مقاومة بنسبة 20.80% للدوكسي سيكلين، و16.67% للسيبروفلوكساسين، و4.17% للكوتريموكسازول، و16.67% للريفامبيسين. ومن الجدير بالذكر أنه بينما كانت الجينات المرتبطة بالطرد مثل $mprF$، $bepG$، $bepF$، $bepC$، $bepE$، و$bepD$ موجودة في جميع العزلات، كانت الجينات التقليدية لمقاومة المضادات الحيوية غائبة.
علاوة على ذلك، تم العثور على طفرات في الجينات الرئيسية المرتبطة بمقاومة المضادات الحيوية، بما في ذلك $rpoB$، $gyrA$، و$folP$، في كل من العزلات المقاومة والحساسة، مما يشير إلى علاقة معقدة بين النمط الجيني والنمط الظاهري في مقاومة المضادات الحيوية. تشير وجود الطفرات في جينات الطرد بين السلالات المقاومة وبعض السلالات الحساسة إلى مشاركتها في آليات المقاومة. ومع ذلك، فإن عدم وجود ارتباط ثابت بين الطفرات في الجينات المرتبطة بمقاومة المضادات الحيوية والنمط الظاهري للمقاومة يشير إلى أساس متعدد العوامل لمقاومة المضادات الحيوية في *B. melitensis*. تؤكد الدراسة على الحاجة إلى نهج شامل متعدد الأوميات لفك تعقيدات مقاومة المضادات الحيوية، مما يوفر رؤى حاسمة للبحوث والاستراتيجيات العلاجية المستقبلية.
مقدمة
يتضمن جنس *Brucella*، الذي ينتمي إلى عائلة Brucellaceae، المسببات المسؤولة عن الحمى المالطية، وهي مرض حيواني زوني كبير يؤثر على أكثر من 2.1 مليون إنسان سنويًا (Laine et al., 2023). تم التعرف عليه في البداية بستة أنواع، وقد توسع الجنس ليشمل اثني عشر نوعًا، مع كون *B. melitensis*، *B. suis*، و*B. abortus* هي الأكثر قلقًا من حيث الانتقال الزوني. تحدث العدوى من خلال الاتصال المباشر مع الحيوانات المصابة، واستهلاك المنتجات الملوثة، واستنشاق الهباء الجوي، خاصة من منتجات الألبان غير المبسترة (Pappas et al., 2005). تُعتبر أنواع *Brucella* كعصيات كروية سلبية الغرام ذات معدلات نمو بطيئة، مما يتطلب ظروف ثقافة محددة للعزل. غالبًا ما تفشل طرق التعرف الظاهري التقليدية بسبب التشابه العالي بين السلالات، مما يدفع إلى استخدام تقنيات جزيئية مثل تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) لتحسين دقة التشخيص (Bricker and Halling, 1994; López-Goñi et al., 2008, 2011).
تقدم الحمى المالطية ملف مرضي متعدد الأنظمة، مع مجموعة متنوعة من الأعراض السريرية، كما يتضح من دراسة شملت 400 حالة في الكويت (Lulu et al., 1988). توصي إرشادات العلاج من منظمة الصحة العالمية بمختلف المضادات الحيوية، بما في ذلك الدوكسي سيكلين والريفامبيسين، على الرغم من أن مقاومة المضادات الحيوية (AMR) تشكل تحديات كبيرة (Trott et al., 2018). تسلط التقارير عن المقاومة للمضادات الحيوية الشائعة في عزلات *Brucella* الضوء على الحاجة إلى تقييم مستمر لملفات الحساسية (Yousefi-Nooraie et al., 2012). فهم الأساس الجيني لمقاومة المضادات الحيوية أمر بالغ الأهمية لإدارة فعالة للمرض، حيث يوفر تسلسل الجينوم الكامل (WGS) رؤى محتملة حول آليات المقاومة (Zankari et al., 2012; Khan et al., 2019). ومع ذلك، لا تزال الأسس الجزيئية لمقاومة المضادات الحيوية في *Brucella* غير مفهومة بشكل كافٍ، مما يستدعي مزيدًا من البحث في خصائصها الجينومية (Suárez-Esquivel et al., 2020; Wareth et al., 2021).
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يسلط الضوء على اتجاهات البيانات المهمة، والنتائج الإحصائية، وأي ارتباطات أو أنماط ملحوظة ذات صلة بفرضيات الدراسة. عادةً ما يتم توضيح النتائج من خلال الجداول، والرسوم البيانية، أو الأشكال التي توفر تمثيلًا بصريًا للبيانات، مما يسهل فهم النتائج بشكل أوضح.
في هذا القسم، قد يناقش المؤلفون أيضًا تداعيات نتائجهم، مقارنتها مع الأبحاث السابقة لوضع مساهماتهم في السياق. بالإضافة إلى ذلك، قد يتم ذكر أي قيود واجهت الدراسة، فضلاً عن اقتراحات لوجهات البحث المستقبلية، بشكل موجز لتوفير نظرة شاملة على النتائج التي تم الحصول عليها.
المناقشة
ركزت الدراسة على حساسية المضادات الحيوية والتوصيف الجينومي لـ 24 عزلة من *Brucella melitensis*. باستخدام طريقة شريط التدرج، أظهرت العزلات حساسية عالية للجنتاميسين والستربتوميسين، بينما لوحظت مقاومة بنسبة 20.83% من العزلات للدوكسي سيكلين، و16.67% لكل من السيبروفلوكساسين والريفامبيسين. تتناقض هذه النتائج مع الدراسات السابقة التي أفادت بحساسية 100% للدوكسي سيكلين، مما يبرز اتجاهًا مقلقًا في المقاومة. كشف تسلسل الجينوم عن حجم متوسط يبلغ حوالي 3.24 ميغابايت مع 24 إلى 28 قطعة، مما يشير إلى تباين في المحتوى الجيني بين العزلات. اقترحت التحليلات النشوء والتطور تمايزًا جغرافيًا، مع ظهور مجموعات متميزة بشكل أساسي من تاميل نادو وكارناتاكا، مما يعكس حركة محتملة للسلالات بين الولايات.
كشفت التحليلات الحاسوبية لجينات مقاومة المضادات الحيوية (AMR) عن وجود عدة جينات رئيسية، بما في ذلك *rpoB*، *folP*، و*gyrA*، لكن وجودها فقط لم يتوافق مع أنماط المقاومة، مما يشير إلى مشهد جيني معقد. ومن الجدير بالذكر أن الطفرات في جين *rpoB* كانت شائعة عبر جميع العزلات، بغض النظر عن حساسية الريفامبيسين، مما يشير إلى أن هذه الطفرات قد لا تكون علامات حاسمة للمقاومة. بشكل عام، تؤكد الدراسة على الحاجة إلى مراقبة مستمرة لأنماط مقاومة *B. melitensis* ومزيد من التحقيق في الآليات الجينية الكامنة وراء مقاومة المضادات الحيوية لإبلاغ استراتيجيات العلاج بشكل فعال.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1474957
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39430107
Publication Date: 2024-10-04
Author(s): H Ayoub et al.
Primary Topic: Brucella: diagnosis, epidemiology, treatment
Overview
The study investigates antimicrobial resistance (AMR) in *Brucella melitensis*, a pathogen responsible for brucellosis, particularly focusing on strains from India. A total of 24 isolates from humans and animals were analyzed through antimicrobial susceptibility testing and whole-genome sequencing. The results indicated resistance rates of 20.80% to doxycycline, 16.67% to ciprofloxacin, 4.17% to cotrimoxazole, and 16.67% to rifampicin. Notably, while efflux-related genes such as $mprF$, $bepG$, $bepF$, $bepC$, $bepE$, and $bepD$ were present in all isolates, classical AMR genes were absent.
Furthermore, mutations in key AMR-associated genes, including $rpoB$, $gyrA$, and $folP$, were found in both resistant and susceptible isolates, indicating a complex relationship between genotype and phenotype in AMR. The presence of mutations in efflux genes among resistant and some susceptible strains suggests their involvement in resistance mechanisms. However, the lack of consistent correlation between mutations in AMR-associated genes and phenotypic resistance points to a multifactorial basis for AMR in *B. melitensis*. The study emphasizes the need for a comprehensive multi-omics approach to unravel the complexities of AMR, providing critical insights for future research and treatment strategies.
Introduction
The genus *Brucella*, part of the Brucellaceae family, includes the pathogens responsible for brucellosis, a significant zoonotic disease affecting over 2.1 million humans annually (Laine et al., 2023). Initially identified with six species, the genus has expanded to twelve, with *B. melitensis*, *B. suis*, and *B. abortus* being the most concerning in terms of zoonotic transmission. Infection occurs through direct contact with infected animals, consumption of contaminated products, and inhalation of aerosols, particularly from unpasteurized dairy products (Pappas et al., 2005). The *Brucella* species are characterized as Gram-negative coccobacilli with slow growth rates, necessitating specific culture conditions for isolation. Traditional phenotypic identification methods often fall short due to the high similarity among strains, prompting the use of molecular techniques like Polymerase Chain Reaction (PCR) to improve diagnostic accuracy (Bricker and Halling, 1994; López-Goñi et al., 2008, 2011).
Brucellosis presents a multisystemic disease profile, with a diverse range of clinical manifestations, as evidenced by a study of 400 cases in Kuwait (Lulu et al., 1988). Treatment guidelines from the WHO recommend various antimicrobials, including doxycycline and rifampicin, though antimicrobial resistance (AMR) poses significant challenges (Trott et al., 2018). Reports of resistance to common antimicrobials in *Brucella* isolates highlight the need for ongoing assessment of susceptibility profiles (Yousefi-Nooraie et al., 2012). Understanding the genetic basis of AMR is crucial for effective disease management, with whole genome sequencing (WGS) offering potential insights into resistance mechanisms (Zankari et al., 2012; Khan et al., 2019). However, the molecular underpinnings of AMR in *Brucella* remain inadequately understood, necessitating further research into its genomic characteristics (Suárez-Esquivel et al., 2020; Wareth et al., 2021).
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It highlights significant data trends, statistical outcomes, and any observed correlations or patterns relevant to the study’s hypotheses. The results are typically illustrated through tables, graphs, or figures that provide visual representation of the data, facilitating a clearer understanding of the outcomes.
In this section, the authors may also discuss the implications of their findings, comparing them with previous research to contextualize their contributions to the field. Additionally, any limitations encountered during the study, as well as suggestions for future research directions, may be briefly mentioned to provide a comprehensive overview of the results obtained.
Discussion
The study focused on the antimicrobial susceptibility and genomic characterization of 24 *Brucella melitensis* isolates. Using a gradient strip method, the isolates demonstrated high susceptibility to gentamicin and streptomycin, while resistance was noted in 20.83% of isolates to doxycycline, and 16.67% to both ciprofloxacin and rifampicin. These findings contrast with previous studies that reported 100% susceptibility to doxycycline, highlighting a concerning trend in resistance. Genome sequencing revealed an average size of approximately 3.24 Mb with 24 to 28 contigs, indicating variability in genetic content among isolates. Phylogenetic analysis suggested geographical differentiation, with distinct clusters emerging primarily from Tamil Nadu and Karnataka, reflecting potential inter-state strain movement.
In silico analysis of antimicrobial resistance (AMR) genes revealed the presence of several key genes, including *rpoB*, *folP*, and *gyrA*, but their mere presence did not correlate with resistance phenotypes, indicating a complex genetic landscape. Notably, mutations in the *rpoB* gene were common across all isolates, irrespective of rifampicin susceptibility, suggesting that these mutations may not be definitive markers for resistance. Overall, the study underscores the need for ongoing surveillance of *B. melitensis* resistance patterns and further investigation into the genetic mechanisms underlying AMR to inform treatment strategies effectively.