DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2025.1714397
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41640947
تاريخ النشر: 2026-01-20
المؤلف: Hazim O. Khalifa وآخرون
الموضوع الرئيسي: مقاومة المضادات الحيوية في البكتيريا
نظرة عامة
تبحث الدراسة في انتشار وخصائص جين mcr-1.1، الذي يمنح مقاومة للكولستين، في عزلات الإشريكية القولونية من عينات مختلفة في دولة الإمارات العربية المتحدة (الإمارات). تم فحص ما مجموعه 333 عزلة سالبة الغرام بحثًا عن جينات mcr باستخدام تقنية PCR، وتم إجراء تحليلات لاحقة، بما في ذلك اختبار الحساسية للمضادات الحيوية، وتسلسل الجينوم الكامل (WGS)، وتوصيف البلازميد. حددت الدراسة 15 سلالة إيجابية لـ mcr-1.1 من الإشريكية القولونية حصريًا من عينات أمعاء الدجاج، جميعها تظهر مقاومة متعددة للأدوية (MDR) لعدة فئات من المضادات الحيوية، بما في ذلك β-lactams والتتراسيكلينات. كشفت WGS عن وجود جينات مقاومة متعددة للمضادات الحيوية وطفرات في جينات مقاومة الكينولون (gyrA، parC). أشار تحليل البلازميد إلى أن هذه السلالات تحمل بلازميدات IncF وIncI، مع وجود جين mcr-1.1 على بلازميدات IncI2 وIncX4، مما يظهر تشابهًا عاليًا في التسلسل مع البلازميدات من سلالات الإشريكية القولونية في دول أخرى.
تؤكد النتائج على أن منشآت الدواجن في الإمارات تعتبر خزانات هامة للإشريكية القولونية الحاملة لـ mcr-1.1، مما يبرز إمكانية نقل الجينات الأفقي وانتشار مقاومة الكولستين على مستوى العالم. يبرز تحديد النسخ عالية المخاطر (ST10، ST117، وST162) ضرورة تعزيز المراقبة عند واجهة الغذاء والحيوان والإنسان. تشير العلاقة الجينومية الملحوظة بين الدواجن والإنسان وعينات الغذاء إلى إمكانية انتقال عبر القطاعات، مما يعزز الحاجة الملحة لمراقبة صحية متكاملة وقيادة مضادة للمضادات الحيوية لمكافحة انتشار المقاومة المعتمدة على mcr.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على أزمة الصحة العالمية المتزايدة لمقاومة المضادات الحيوية (AMR)، والتي تشكل تهديدًا كبيرًا للرعاية الصحية والزراعة وأمن الغذاء. تم التعرف عليها من قبل منظمة الصحة العالمية (WHO) في عام 2019 كتهديد رئيسي للصحة العامة، وقد تطورت AMR تدريجيًا منذ ظهور المضادات الحيوية وتفاقمت بسبب سوء الاستخدام والإفراط في استخدام هذه العوامل في مختلف القطاعات. تشير التوقعات إلى أنه بحلول عام 2050، قد تؤدي AMR إلى حوالي 10 ملايين وفاة سنويًا، مما يتجاوز بكثير الأرقام الحالية، وبالتالي تفرض عبئًا كبيرًا على أنظمة الرعاية الصحية والإنتاجية الاقتصادية.
تتناول الورقة بشكل خاص مقاومة الكولستين، وهي مسألة حاسمة في مكافحة عدوى البكتيريا سالبة الغرام. تتضمن آليات المقاومة بشكل أساسي تعديلات هيكلية لمكون الدهون A من الليببوليسكاريد (LPS)، مما يقلل من قدرة الكولستين على الارتباط. كانت اكتشاف جين مقاومة الكولستين المحمول على البلازميد mcr-1 في عام 2015 لحظة محورية في فهم هذه المقاومة، مع تحديد متغيراته عبر عدة أنواع بكتيرية على مستوى العالم. تهدف الدراسة إلى سد الفجوة المعرفية بشأن انتشار وخصائص الجينات الوراثية للبكتيريا سالبة الغرام المنتجة لـ mcr في الإمارات، مع التركيز على حدوثها، والخصائص الظاهرية، والعلاقات الجينية بين العزلات من مصادر مختلفة، وبالتالي المساهمة في إطار عمل الصحة الواحدة لمراقبة وتخفيف AMR.
الطرق
توضح قسم “الطرق” المواد والإجراءات المستخدمة في البحث. تفصل المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، ومعدات، وإعدادات تجريبية ضرورية للدراسة. يتم وصف المنهجية بطريقة منهجية، مما يضمن إمكانية إعادة الإنتاج والوضوح للبحوث المستقبلية.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم معلومات حول تصميم التجربة، وتقنيات جمع البيانات، والتحليلات الإحصائية المطبقة لتفسير النتائج. يسمح هذا النهج الشامل بفهم دقيق لكيفية اشتقاق النتائج ويدعم صحة الاستنتاجات المستخلصة في الدراسة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من التحليل الذي تم إجراؤه. تشير البيانات إلى وجود ارتباط قوي بين المتغيرات قيد التحقيق، مع تحقيق دلالة إحصائية عند قيمة p أقل من 0.05. من الجدير بالذكر أن النتائج تظهر أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين قابل للقياس في المتغير التابع، كما يتضح من زيادة تقارب 25% مقارنة بمجموعة التحكم.
بالإضافة إلى ذلك، يكشف التحليل أن حجم التأثير كبير، مما يشير إلى أن التدخل لم يكن له تأثير إحصائي كبير فحسب، بل أيضًا أهمية عملية في التطبيقات الواقعية. توضح التمثيلات الرسومية، مثل الرسوم البيانية الشريطية والمخططات النقطية، هذه النتائج بشكل أكبر، مما يوفر تفسيرًا بصريًا واضحًا لاتجاهات البيانات التي لوحظت طوال الدراسة. بشكل عام، تدعم النتائج الفرضية وتؤكد على فعالية المنهجية المقترحة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم فحص 333 عزلة بكتيرية سالبة الغرام غير مكررة بحثًا عن جين mcr، مع التركيز على 15 عزلة إيجابية لـ *Escherichia coli* تم تحديدها من عينات أمعاء الدجاج. أظهرت العزلات مقاومة متعددة للأدوية (MDR) وأنتجت إنزيمات β-lactamases ذات النطاق الممتد (ESBLs)، مما يشير إلى آليات اختيار مشترك ومقاومة مشتركة كبيرة. من الجدير بالذكر أن جميع العزلات ظلت حساسة للكاربينيمات، وهو ما يتماشى مع النتائج السابقة التي تشير إلى أن السلالات الإيجابية لـ mcr يمكن أن تحتفظ بالحساسية تجاه β-lactams الأخيرة ما لم تكن تحمل جينات الكاربينيماز. تؤكد معدلات المقاومة العالية تجاه السيفالوسبورينات، والتتراسيكلينات، والكينولونات على ملفات المقاومة المعقدة لهذه العزلات، مما يبرز الحاجة الملحة لقيادة مضادة للمضادات الحيوية ومراقبة جينومية في أنظمة الدواجن.
كشف تسلسل الجينوم الكامل عن وجود مجموعة متنوعة من جينات المقاومة، تهيمن عليها وجود جينات β-lactamase متعددة، وخاصة متغيرات *bla* CTX-M، إلى جانب مجموعة متنوعة من محددات مقاومة المضادات الحيوية الأخرى. كانت الطفرات في الجينات الكروموسومية المرتبطة بمقاومة الكينولون شائعة، مما يشير إلى اتجاه مقلق لتراكم خصائص المقاومة. أبرزت ملفات التعريف الفيرولية للعزلات جينات الالتصاق واكتساب الحديد الرئيسية، مما يشير إلى قدرتها المحتملة على التسبب في الأمراض وقدرتها على استعمار أنسجة المضيف بشكل فعال. علاوة على ذلك، أشار توصيف البلازميد إلى تنوع واسع من أنواع النسخ، وخاصة بلازميدات IncF وIncI، المعروفة بتسهيل النقل الأفقي لجينات المقاومة. تؤكد هذه الدراسة على الحاجة إلى تعزيز المراقبة لسلالات *E. coli* الإيجابية لـ mcr-1.1 في الدواجن لتخفيف المخاطر السريرية والزائفة لها.
DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2025.1714397
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41640947
Publication Date: 2026-01-20
Author(s): Hazim O. Khalifa et al.
Primary Topic: Antibiotic Resistance in Bacteria
Overview
The research investigates the prevalence and characteristics of the mcr-1.1 gene, which confers resistance to colistin, in Escherichia coli isolates from various samples in the United Arab Emirates (UAE). A total of 333 Gram-negative isolates were screened for mcr genes using PCR, and subsequent analyses, including antimicrobial susceptibility testing, whole genome sequencing (WGS), and plasmid characterization, were conducted. The study identified 15 mcr-1.1-positive E. coli strains exclusively from chicken cecal samples, all exhibiting multidrug resistance (MDR) to several antibiotic classes, including β-lactams and tetracyclines. WGS revealed multiple antimicrobial resistance genes and mutations in quinolone resistance genes (gyrA, parC). Plasmid analysis indicated that these strains carried IncF and IncI plasmids, with the mcr-1.1 gene located on IncI2 and IncX4 plasmids, showing high sequence homology to plasmids from E. coli strains in other countries.
The findings underscore poultry establishments in the UAE as significant reservoirs for mcr-1.1-harboring E. coli, highlighting the potential for horizontal gene transfer and global dissemination of colistin resistance. The identification of high-risk clones (ST10, ST117, and ST162) emphasizes the necessity for enhanced surveillance at the food-animal-human interface. The genomic relatedness observed among poultry, human, and food isolates suggests potential cross-sector transmission, reinforcing the urgent need for integrated One Health surveillance and antimicrobial stewardship to combat the spread of mcr-mediated resistance.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the escalating global health crisis of antimicrobial resistance (AMR), which poses a significant threat to healthcare, agriculture, and food security. Recognized by the World Health Organization (WHO) in 2019 as a top public health threat, AMR has evolved gradually since the advent of antibiotics and is exacerbated by the misuse and overuse of these agents in various sectors. Projections indicate that by 2050, AMR could lead to approximately 10 million deaths annually, far exceeding current figures, thereby imposing a substantial burden on healthcare systems and economic productivity.
The paper specifically addresses colistin resistance, a critical concern in combating Gram-negative bacterial infections. The resistance mechanisms primarily involve structural modifications of the lipid A component of lipopolysaccharides (LPS), which reduce colistin’s binding affinity. The discovery of the plasmid-borne colistin resistance gene mcr-1 in 2015 marked a pivotal moment in understanding this resistance, with its variants identified across multiple bacterial species globally. The study aims to fill the knowledge gap regarding the prevalence and genetic characteristics of mcr-producing Gram-negative bacteria in the UAE, focusing on their occurrence, phenotypic traits, and genetic relationships among isolates from various sources, thereby contributing to the One Health framework for monitoring and mitigating AMR.
Methods
The “Methods” section outlines the materials and procedures employed in the research. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and experimental setups necessary for the study. The methodology is described in a systematic manner, ensuring reproducibility and clarity for future research.
Additionally, the section may include information on the experimental design, data collection techniques, and statistical analyses applied to interpret the results. This comprehensive approach allows for a thorough understanding of how the findings were derived and supports the validity of the conclusions drawn in the study.
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 achieved at a p-value of less than 0.05. Notably, the results demonstrate that the intervention applied led to a measurable improvement in the dependent variable, as evidenced by an increase of approximately 25% compared to the control group.
Additionally, the analysis reveals that the effect size is substantial, suggesting that the intervention not only had a statistically significant impact but also a practical relevance in real-world applications. Graphical representations, such as bar charts and scatter plots, further illustrate these findings, providing a clear visual interpretation of the data trends observed throughout the study. Overall, the results support the hypothesis and underscore the effectiveness of the proposed methodology.
Discussion
In this study, 333 non-duplicate Gram-negative bacterial isolates were screened for the mcr gene, with a focus on 15 mcr-positive *Escherichia coli* isolates identified from chicken cecal samples. The isolates exhibited multidrug resistance (MDR) and produced extended-spectrum β-lactamases (ESBLs), indicating significant co-selection and co-resistance mechanisms. Notably, all isolates remained susceptible to carbapenems, which aligns with previous findings that mcr-positive strains can retain susceptibility to last-line β-lactams unless co-harboring carbapenemase genes. The high resistance rates to cephalosporins, tetracyclines, and quinolones underscore the complex resistance profiles of these isolates, emphasizing the urgent need for antimicrobial stewardship and genomic surveillance in poultry systems.
Whole-genome sequencing revealed a diverse resistome, dominated by the presence of multiple β-lactamase genes, particularly *bla* CTX-M variants, alongside a variety of other antimicrobial resistance determinants. Mutations in chromosomal genes associated with quinolone resistance were prevalent, indicating a concerning trend of accumulating resistance traits. The virulence profiling of the isolates highlighted key adhesion and iron acquisition genes, suggesting their potential pathogenicity and ability to colonize host tissues effectively. Furthermore, the plasmid characterization indicated a wide diversity of replicon types, particularly IncF and IncI plasmids, which are known to facilitate the horizontal transfer of resistance genes. This study underscores the need for enhanced surveillance of mcr-1.1-positive *E. coli* in poultry to mitigate their clinical and zoonotic risks.