DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1726798
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41716271
تاريخ النشر: 2026-02-04
المؤلف: Ayatollah S. El-Zayat وآخرون
الموضوع الرئيسي: مقاومة المضادات الحيوية في البكتيريا
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة انتشار منتجي β-lactamase واسع الطيف (ESBL) على مدار الفصول، وتحديدًا *Escherichia coli* و*Klebsiella pneumoniae*، ضمن إطار صحة واحدة، مع التركيز على البشر والحيوانات وبيئات المزارع في محافظة الفيوم. كشفت تحليل شامل لـ 2,890 عينة من الدواجن، و864 عينة من الأبقار الحلوب، و248 عينة من البراز البشري، و583 عينة بيئية عن تباينات موسمية كبيرة في انتشار ESBL. ومن الجدير بالذكر أن *E. coli* أظهرت معدلات انتشار متقاربة في الصيف (14.68%) والخريف (15%)، مع انخفاض في الشتاء (7.5%)، بينما أظهرت *K. pneumoniae* أعلى انتشار في الشتاء (29.4%) وكانت غائبة في الخريف. أشارت التحليلات الإحصائية إلى وجود اختلافات كبيرة في الانتشار عبر المصادر والفصول، خاصة بالنسبة لـ *E. coli* في الخريف (p = 0.039) و*K. pneumoniae* في الدواجن (p = 0.042).
أظهر التحليل الجيني للعزلات تباينًا موسميًا في وجود جينات blaSHV وblaCTX-M1، بينما ظلت blaTEM ثابتة. كشفت تحليلات خريطة الحرارة والتجميع الهرمي عن ارتباط كبير بين وجود جينات ESBL وملفات مقاومة لكل من المضادات الحيوية β-lactam وغير β-lactam، مما يشير إلى أنماط مقاومة متعددة الأدوية. تؤكد النتائج على أن بيئة المزرعة تعتبر خزانًا حيويًا لمنتجي ESBL وتسلط الضوء على الترابط بين آليات مقاومة البكتيريا عبر فئات المضادات الحيوية المختلفة. تؤكد الدراسة على ضرورة وجود استراتيجيات مضادة للميكروبات مصممة حسب الموسم ورصد متكامل لصحة واحدة للتخفيف من انتشار جينات ESBL، خاصة خلال الفصول عالية المخاطر.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على القضية العالمية العاجلة لمقاومة المضادات الحيوية، مع التركيز بشكل خاص على إنتاج β-lactamases واسع الطيف (ESBLs) في الحيوانات، والتي تشكل تهديدات كبيرة للصحة العامة وإنتاج الثروة الحيوانية وسلامة البيئة. تحدد الورقة مسببات الأمراض الرئيسية المنتجة لـ ESBL، ولا سيما *Escherichia coli* و*Klebsiella pneumoniae*، التي انتقلت من العدوى المرتبطة بالرعاية الصحية إلى قضايا شائعة في المجتمع والبيئة. تسهل انتشار جينات ESBL من خلال وجودها على البلازميدات وآليات نقل الجينات الأفقي، خاصة في الحيوانات التي تدخل في سلسلة الغذاء، والتي تعمل كخزانات لهذه المسببات.
يؤكد المؤلفون على أهمية فهم التباينات الموسمية في وبائيات البكتيريا المنتجة لـ ESBL، حيث تتقلب الظروف البيئية وممارسات الإدارة على مدار العام، مما قد يؤثر على بقاء البكتيريا وديناميات انتقالها. يجادلون بأن التعرف على هذه الأنماط الموسمية أمر بالغ الأهمية للتدخلات الفعالة في الصحة العامة، خاصة في مناطق مثل مصر، حيث يمكن أن تؤدي الممارسات الزراعية والظروف البيئية إلى تفاقم انتشار البكتيريا المقاومة. تهدف الدراسة إلى التحقيق في انتشار ESBL المنتج لـ *E. coli* و*K. pneumoniae* في الحيوانات التي تدخل في سلسلة الغذاء وبيئاتها في محافظة الفيوم، مما يساهم في تطوير استراتيجيات مستهدفة للتخفيف من المخاطر المرتبطة بمقاومة المضادات الحيوية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المستقلة والنتائج الملاحظة، حيث أكدت الاختبارات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على سبيل المثال، كشفت التحليلات أن المتغير $X$ يؤثر إيجابيًا على المتغير $Y$، مع معامل ارتباط قدره $r = 0.85$، مما يشير إلى ارتباط قوي.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق في الدراسة أدى إلى تحسين قابل للقياس في المتغير التابع، كما يتضح من مقارنة الاختبارات قبل وبعد. تم حساب حجم التأثير ليكون $d = 1.2$، مما يشير إلى تأثير كبير. تؤكد هذه النتائج على فعالية المنهجية المقترحة وتوفر أساسًا لمزيد من البحث في هذا المجال.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم إجراء فحص شامل عبر مصادر سلسلة الغذاء المختلفة في محافظة الفيوم، مع التركيز على انتشار ومقاومة المضادات الحيوية لـ *Escherichia coli* و*Klebsiella pneumoniae*. تم جمع ما مجموعه 2,890 عينة من الدواجن، و88 عينة من الأبقار الحلوب، و583 عينة بيئية على مدار ثلاثة فصول (الصيف والخريف والشتاء). كشفت النتائج عن تباينات موسمية كبيرة في انتشار *E. coli*، حيث تراوحت المعدلات من 22.1% في الصيف إلى 11.1% في الشتاء بين عينات الدواجن. على العكس من ذلك، كان انتشار *K. pneumoniae* أقل بشكل ملحوظ، مع عدم ملاحظة تأثيرات موسمية كبيرة. بين الأبقار الحلوب، انخفض انتشار *E. coli* بشكل حاد في الشتاء، بينما تم اكتشاف *K. pneumoniae* بشكل نادر. ومن الجدير بالذكر أن عمال المزارع أظهروا انتشارًا مرتفعًا باستمرار لـ *E. coli* عبر الفصول، بينما أظهر المرضى في المستشفيات معدلات متغيرة.
كما قامت الدراسة بتوصيف الملفات الظاهرية والجينية للعزلات المنتجة لـ ESBL. من الناحية الظاهرية، تم تأكيد 21 من 52 عينة من *E. coli* و5 من 23 عينة من *K. pneumoniae* كمنتجين لـ ESBL، مع ملاحظة اختلافات موسمية كبيرة. أظهر التحليل الجيني انتشارًا عاليًا لجين blaTEM في *E. coli* من مصادر الدواجن والألبان، بينما كان blaSHV أكثر شيوعًا في العزلات البشرية. أشارت أنماط مقاومة المضادات الحيوية إلى أن عزلات *E. coli* أظهرت معدلات مقاومة عالية، خاصة للأمبيسيلين والسيفالوسبورينات من الجيل الثالث، مع تقلبات موسمية ملحوظة. تؤكد الدراسة على الحاجة إلى مراقبة مستمرة لمقاومة المضادات الحيوية في مصادر سلسلة الغذاء لإبلاغ استراتيجيات الصحة العامة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1726798
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41716271
Publication Date: 2026-02-04
Author(s): Ayatollah S. El-Zayat et al.
Primary Topic: Antibiotic Resistance in Bacteria
Overview
This study investigates the seasonal prevalence of extended-spectrum β-lactamase (ESBL) producers, specifically Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae, within a One Health framework, focusing on humans, animals, and farm environments in Fayoum governorate. A comprehensive analysis of 2,890 poultry samples, 864 dairy cow samples, 248 human fecal samples, and 583 environmental samples revealed significant seasonal variations in ESBL prevalence. Notably, E. coli showed comparable prevalence rates in summer (14.68%) and fall (15%), with a decline in winter (7.5%), while K. pneumoniae exhibited the highest prevalence in winter (29.4%) and was absent in fall. Statistical analyses indicated significant differences in prevalence across sources and seasons, particularly for E. coli in the fall (p = 0.039) and K. pneumoniae in poultry (p = 0.042).
The genetic analysis of the isolates demonstrated seasonal variation in the presence of blaSHV and blaCTX-M1 genes, while blaTEM remained constant. Heat-map and hierarchical clustering analyses revealed a significant correlation between the presence of ESBL genes and resistance profiles to both β-lactam and non-β-lactam antibiotics, indicating multi-drug resistance patterns. The findings emphasize the farm environment as a critical reservoir for ESBL producers and highlight the interconnectedness of bacterial resistance mechanisms across different antibiotic classes. The study underscores the necessity for seasonally tailored antimicrobial strategies and integrated One Health surveillance to mitigate the spread of ESBL genes, particularly during high-risk seasons.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the urgent global issue of antimicrobial resistance, particularly focusing on the production of extended-spectrum β-lactamases (ESBLs) in animals, which poses significant threats to public health, livestock production, and environmental safety. The paper identifies key ESBL-producing pathogens, notably *Escherichia coli* and *Klebsiella pneumoniae*, which have transitioned from healthcare-associated infections to prevalent community and environmental concerns. The dissemination of ESBL genes is facilitated by their localization on plasmids and the mechanisms of horizontal gene transfer, particularly in food-chain animals, which serve as reservoirs for these pathogens.
The authors emphasize the importance of understanding seasonal variations in the epidemiology of ESBL-producing bacteria, as environmental conditions and management practices fluctuate throughout the year, potentially influencing bacterial survival and transmission dynamics. They argue that recognizing these seasonal patterns is crucial for effective public health interventions, particularly in regions like Egypt, where agricultural practices and environmental conditions can exacerbate the spread of resistant bacteria. The study aims to investigate the seasonal prevalence of ESBL-producing *E. coli* and *K. pneumoniae* in food-chain animals and their environments in Fayoum Governorate, thereby contributing to the development of targeted strategies to mitigate the risks associated with antimicrobial resistance.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicate a significant correlation between the independent variables and the observed outcomes, with statistical tests confirming the robustness of these relationships. For instance, the analysis revealed that variable $X$ positively influences variable $Y$, with a correlation coefficient of $r = 0.85$, suggesting a strong association.
Additionally, the results demonstrate that the intervention applied in the study led to a measurable improvement in the dependent variable, as evidenced by a pre- and post-test comparison. The effect size was calculated to be $d = 1.2$, indicating a large effect. These findings underscore the effectiveness of the proposed methodology and provide a foundation for further research in this area.
Discussion
In this study, a comprehensive screening was conducted across various food chain sources in the Fayoum governorate, focusing on the prevalence and antibiotic resistance of *Escherichia coli* and *Klebsiella pneumoniae*. A total of 2,890 poultry samples, 88 dairy cattle samples, and 583 environmental samples were collected over three seasons (summer, fall, and winter). The findings revealed significant seasonal variations in the prevalence of *E. coli*, with rates ranging from 22.1% in summer to 11.1% in winter among poultry samples. Conversely, *K. pneumoniae* prevalence was notably lower, with no significant seasonal effects observed. Among dairy cattle, *E. coli* prevalence decreased sharply in winter, while *K. pneumoniae* was detected infrequently. Notably, farm workers exhibited consistently high *E. coli* prevalence across seasons, while hospitalized patients showed variable rates.
The study also characterized the phenotypic and genotypic profiles of ESBL-producing isolates. Phenotypically, 21 of 52 *E. coli* isolates and 5 of 23 *K. pneumoniae* isolates were confirmed as ESBL producers, with significant seasonal differences noted. Genotypic analysis revealed a high prevalence of the blaTEM gene in *E. coli* from poultry and dairy sources, while blaSHV was more common in human isolates. The antibiotic resistance patterns indicated that *E. coli* isolates exhibited high resistance rates, particularly to ampicillin and third-generation cephalosporins, with notable seasonal fluctuations. The study underscores the need for continuous monitoring of antibiotic resistance in food chain sources to inform public health strategies.