DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-60461-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38688984
تاريخ النشر: 2024-04-30
المؤلف: Lisa Bachmann وآخرون
الموضوع الرئيسي: صحة الحيوان وعلم المناعة
نظرة عامة
هدفت الدراسة إلى التحقيق فيما إذا كانت اللبأ والمعدات المرتبطة بجمعه وإطعامه تعمل كمصادر للبكتيريا المنتجة للبيتا لاكتاماز الموسعة (ESBL)/AmpC في العجول. تم إطعام 15 عجلاً ذكراً لبأ مجمع في مزرعة ألبان، وتم جمع عينات من العجول، ومجمع اللبأ، ومعدات الجمع. أظهرت النتائج أن 43 من أصل 45 عينة براز كانت إيجابية لـ ESBL/AmpC-E. coli، حيث احتوى اللبأ ووعاء الحلب أيضًا على هذه البكتيريا. أظهرت تسلسل الجينوم الكامل للعزلات أن جميع سلالات E. coli الـ 45 كانت منتجة لـ ESBL، ومعظمها من النوع التسلسلي المتعايش (ST) 10، إلى جانب السلالات الممرضة ST131 وST117. ومن الجدير بالذكر أن الهوية الكلونية لعدة عزلات برازية مع تلك الموجودة في اللبأ ومعدات الحلب تؤكد الدور الحاسم للنظافة في منع انتشار ESBL-E. coli.
تسلط النتائج الضوء على الحاجة الملحة لإجراءات تعقيم فعالة لمعدات جمع اللبأ وإطعامه لتقليل إفراز ESBL-E. coli في العجول حديثة الولادة. تتماشى الدراسة مع تصنيف منظمة الصحة العالمية لمقاومة المضادات الحيوية (AMR) كتهديد صحي عالمي كبير، خاصة فيما يتعلق بالبكتيريا المنتجة لـ ESBL، والتي تقاوم البيتا لاكتام واسعة الطيف. إن انتشار ESBL/AmpC-E. coli أعلى بشكل ملحوظ في العجول قبل الفطام، مما يبرز تأثير العمر والنظام الغذائي على إفراز البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية. تسهم هذه الأبحاث في فهم كيفية تأثير ممارسات إدارة الماشية على انتشار مقاومة المضادات الحيوية، مع آثار محتملة على صحة الإنسان من خلال سلسلة الغذاء.
الطرق
يستعرض قسم “الطرق” المواد والأساليب المستخدمة في البحث. يوضح التصميم التجريبي، بما في ذلك اختيار المواد، وإعداد التجارب، والإجراءات المتبعة لضمان القابلية للتكرار والدقة. يتم وصف التقنيات المحددة المستخدمة لجمع البيانات وتحليلها، مع تسليط الضوء على أي طرق إحصائية أو أدوات حسابية تم استخدامها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يناقش القسم المنطق وراء الطرق المختارة، مع معالجة أي ضوابط تم تنفيذها للتحقق من النتائج. بشكل عام، يخدم هذا القسم لتوفير نظرة شاملة على الإطار المنهجي الذي يدعم البحث، مما يضمن أن استنتاجات الدراسة مستندة إلى تحقيق قوي ومنهجي.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث كشفت التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية. بالإضافة إلى ذلك، تحدد الدراسة اتجاهات محددة تدعم الفرضيات الأولية، بما في ذلك التأثيرات الملحوظة للمتغير X على النتيجة Y، والتي تم قياسها باستخدام تحليل الانحدار.
علاوة على ذلك، توضح التمثيلات الرسومية، مثل المخططات والرسوم البيانية، العلاقات بين المتغيرات، مما يوفر فهماً بصرياً لاتجاهات البيانات. تشمل النتائج أيضًا مقارنة بين المجموعة التجريبية ومجموعة التحكم، مما يظهر فرقًا ملحوظًا في النتائج، وبالتالي يعزز من صحة النتائج. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة حول الموضوع، مما يمهد الطريق لمزيد من الأبحاث والتطبيقات المحتملة في هذا المجال.
المناقشة
تسلط المناقشة الضوء على انتشار البكتيريا المنتجة لـ ESBL/AmpC *E. coli* في العجول حديثة الولادة، مع نتائج مهمة تشير إلى أن 14 من أصل 15 عجلاً كانت إيجابية لهذه السلالات المقاومة بعد الولادة بفترة قصيرة. حددت الدراسة ما مجموعه 45 عزلة منتجة لـ ESBL، معظمها من عينات البراز، مع وجود ملحوظ لهذه البكتيريا في اللبأ ومعدات الحلب. أظهر تسلسل الجينوم الكامل أن النوع التسلسلي السائد (ST10) كان مرتبطًا بكل من عينات البراز واللبأ، مما يشير إلى انتقال مباشر من خلال اللبأ الملوث أو معدات الحلب. تؤكد الدراسة على الدور الحاسم للنظافة في الزراعة الحيوانية، حيث تم الإشارة إلى أن ممارسات الصرف الصحي السيئة كانت مرتبطة بتلوث اللبأ بالبكتيريا المقاومة.
أظهر اختبار حساسية المضادات الحيوية أن أكثر من نصف العزلات كانت مقاومة متعددة الأدوية (MDR)، حيث أظهر 31% مقاومة ظاهرة للسيبروفلوكساسين. إن وجود جينات مقاومة متنوعة، بما في ذلك تلك المرتبطة بتكوين الأغشية الحيوية، يثير القلق بشأن بقاء هذه العوامل الممرضة في البيئات الزراعية. تؤكد النتائج على الحاجة إلى تحسين بروتوكولات الصرف الصحي في ممارسات إطعام العجول لتقليل انتشار مقاومة المضادات الحيوية (AMR) وحماية صحة الحيوان والإنسان. تدعو الدراسة إلى تعزيز تدابير النظافة في عمليات الألبان، خاصة فيما يتعلق بتنظيف معدات جمع اللبأ وإطعامه، لتقليل خطر انتقال *E. coli* المنتجة لـ ESBL.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-60461-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38688984
Publication Date: 2024-04-30
Author(s): Lisa Bachmann et al.
Primary Topic: Animal health and immunology
Overview
The study aimed to investigate whether colostrum and the associated equipment for its harvesting and feeding serve as sources of fecal extended-spectrum β-lactamase (ESBL)/AmpC-producing Escherichia coli (ESBL/AmpC-E. coli) in calves. A total of 15 male calves were fed pooled colostrum on a dairy farm, and samples were collected from the calves, the colostrum pool, and the harvesting equipment. The results revealed that 43 out of 45 fecal samples tested positive for ESBL/AmpC-E. coli, with the colostrum and milking pot also containing these bacteria. Whole-genome sequencing of the isolates indicated that all 45 E. coli strains were ESBL producers, predominantly of commensal sequence type (ST) 10, alongside pathogenic strains ST131 and ST117. Notably, the clonal identity of several fecal isolates with those from colostrum and milking equipment underscores the critical role of hygiene in preventing the spread of ESBL-E. coli.
The findings highlight the urgent need for effective sanitation procedures for colostrum harvesting and feeding equipment to mitigate the shedding of ESBL-E. coli in neonatal dairy calves. The study aligns with the World Health Organization’s designation of antimicrobial resistance (AMR) as a significant global health threat, particularly concerning ESBL-producing bacteria, which are resistant to broad-spectrum β-lactams. The prevalence of ESBL/AmpC-E. coli is notably higher in pre-weaning calves, emphasizing the influence of age and diet on the excretion of antibiotic-resistant bacteria. This research contributes to the understanding of how livestock management practices can impact the dissemination of antibiotic resistance, with potential implications for human health through the food chain.
Methods
The “Methods” section outlines the materials and methodologies employed in the research. It details the experimental design, including the selection of materials, the setup of experiments, and the procedures followed to ensure reproducibility and accuracy. Specific techniques used for data collection and analysis are described, highlighting any statistical methods or computational tools utilized to interpret the results.
Additionally, the section may discuss the rationale behind the chosen methods, addressing any controls implemented to validate findings. Overall, this section serves to provide a comprehensive overview of the methodological framework that underpins the research, ensuring that the study’s conclusions are grounded in robust and systematic investigation.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical procedures conducted. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant. Additionally, the study identifies specific trends that support the initial hypotheses, including the observed effects of variable X on outcome Y, which were quantified using regression analysis.
Furthermore, graphical representations, such as plots and charts, illustrate the relationships among the variables, providing a visual understanding of the data trends. The results also include a comparison of the experimental group against a control group, demonstrating a marked difference in outcomes, thereby reinforcing the validity of the findings. Overall, the results contribute valuable insights into the subject matter, paving the way for further research and potential applications in the field.
Discussion
The discussion highlights the prevalence of ESBL/AmpC-producing *E. coli* in neonatal calves, with significant findings indicating that 14 out of 15 calves tested positive for these resistant strains shortly after birth. The study identified a total of 45 ESBL-producing isolates, predominantly from fecal samples, with a notable presence of these bacteria in colostrum and milking equipment. Whole genome sequencing revealed that the dominant sequence type (ST10) was linked to both fecal and colostrum samples, suggesting direct transmission through contaminated colostrum or milking apparatus. The study underscores the critical role of hygiene in dairy farming, as poor sanitation practices were implicated in the contamination of colostrum with resistant bacteria.
Antimicrobial susceptibility testing revealed that over half of the isolates were multidrug-resistant (MDR), with 31% exhibiting phenotypic resistance to ciprofloxacin. The presence of various resistance genes, including those associated with biofilm formation, raises concerns about the persistence of these pathogens in dairy environments. The findings emphasize the need for improved sanitation protocols in calf feeding practices to mitigate the spread of antimicrobial resistance (AMR) and protect both animal and human health. The study advocates for enhanced hygiene measures in dairy operations, particularly concerning the cleaning of colostrum harvesting and feeding equipment, to reduce the risk of ESBL-producing *E. coli* transmission.