DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-44661-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41876705
تاريخ النشر: 2026-03-24
المؤلف: Jody Howard وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات أبحاث الإشريكية القولونية
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة انتشار ومقاومة المضادات الحيوية لبكتيريا الإشريكية القولونية المنتجة للسموم شيجا (STEC) في المجترات الصغيرة وبيئاتها في جنوب إفريقيا، حيث تم تحليل ما مجموعه 207 عينة، بما في ذلك عينات براز من الأغنام (عدد = 114) والماعز (عدد = 58)، بالإضافة إلى عينات بيئية مثل السماد (عدد = 27) والماء (عدد = 8). تم تأكيد وجود بكتيريا E. coli وSTEC باستخدام اختبارات PCR تستهدف جينات uidA وstx، على التوالي. تم تحديد ما مجموعه 112 عزلة من E. coli، مع 60 من الأغنام، و46 من الماعز، و6 من السماد؛ ولم يتم العثور على أي عزلات في عينات الماء. من بين هذه، تم تأكيد 26 كـ STEC، جميعها إيجابية لجين stx1، مع 7.1% تحمل أيضًا جين stx2. كانت المجموعة السيرولوجية السائدة التي تم تحديدها هي O128 (23%)، تليها O26 (11.5%)، O121 (7.6%)، وO103 (3.8%)، بينما لم يتم الكشف عن مجموعات سيرولوجية عالية المخاطر مثل O157 وO113 وO145.
كشفت اختبارات حساسية المضادات الحيوية عن مقاومة كبيرة بين عزلات STEC، خاصة ضد الأميبينسيلين (88.5%)، والإريثروميسين (53.8%)، والستربتوميسين (23.1%). تم ملاحظة مقاومة أيضًا للسيبروفلوكساسين، والميكوبينيم، والجنتاميسين، مع وجود 11.5% فقط من العزلات تظهر مقاومة متعددة الأدوية (MDR). تسلط هذه النتائج الضوء على الحاجة إلى مزيد من البحث حول STEC في المجترات الصغيرة وبيئاتها، فضلاً عن الآثار المترتبة على الصحة العامة وسلامة الغذاء في جنوب إفريقيا.
مقدمة
**مقدمة**
بكتيريا الإشريكية القولونية هي بكتيريا سالبة الغرام، غير متكيسة، ذات سوط، على شكل قضيب، وهي هوائية اختيارية وتنتمي إلى عائلة Enterobacteriaceae. إنها مسببة أمراض معوية هامة، معترف بها كسبب رئيسي للأمراض المنقولة بالغذاء على مستوى العالم. يتم تصنيف عزلات E. coli بناءً على قدرتها على الفوعة إلى سلالات مرضية، مثل الإشريكية القولونية المعوية (InPEC) والإشريكية القولونية خارج المعوية (ExPEC)، التي تمتلك عوامل فوعة محددة، وسلالات غير مرضية، بما في ذلك الإشريكية القولونية المتعايشة الموجودة في الجهاز الهضمي للبشر والحيوانات، والتي تفتقر إلى هذه العوامل.
لقد حددت التحليلات النشوء والتطور والظواهر ست فئات متميزة من الإشريكية القولونية المسببة للإسهال: الإشريكية القولونية المعوية (EPEC)، والإشريكية القولونية المجمعة (EAEC)، والإشريكية القولونية النزفية (EHEC)/الإشريكية القولونية المنتجة للسموم شيجا (STEC)، والإشريكية القولونية الغازية (EIEC)، والإشريكية القولونية السمية (ETEC)، والإشريكية القولونية الملتصقة بشكل منتشر (DAEC). كل فئة تظهر عوامل فوعة وآليات مرضية فريدة. تصنف الأطر التصنيفية الحالية الإشريكية القولونية O157 وستة أنماط سيرولوجية غير O157 (O26، O45، O103، O111، O121، وO145) كأعلى سبعة أنماط سيرولوجية لـ STEC بسبب خصائص الفوعة المشتركة بينها. تعتبر STEC ملحوظة بشكل خاص لقدرتها على إنتاج سموم شيجا (Stx1 وStx2)، مع تحديد أنواع فرعية مختلفة عبر سلالات E. coli المختلفة.
طرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” في ورقة البحث التصميم التجريبي والإجراءات المستخدمة للتحقيق في سؤال البحث. يوضح المواد المستخدمة، بما في ذلك الكواشف المحددة، والمعدات، وأي عينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار الدراسة. تشمل المنهجية التقنيات المطبقة لجمع البيانات وتحليلها، مثل الأساليب الإحصائية، والبروتوكولات التجريبية، وأي أدوات حسابية مستخدمة.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم استراتيجية أخذ العينات، والضوابط المطبقة، وأي اعتبارات أخلاقية تم أخذها في الاعتبار خلال البحث. تضمن هذه المقاربة الشاملة أن تكون النتائج قوية ويمكن التحقق منها من قبل باحثين آخرين في هذا المجال. بشكل عام، تعتبر وضوح ودقة الطرق أمرًا حاسمًا لسلامة استنتاجات الدراسة.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يبرز النتائج المهمة التي تتماشى مع الفرضيات المطروحة في بداية الدراسة. عادةً ما يتم توضيح البيانات من خلال أشكال مختلفة من التمثيل، مثل الجداول، والرسوم البيانية، أو المعادلات، التي توضح العلاقات بين المتغيرات التي تم فحصها.
تشير النتائج إلى أن المتغيرات الرئيسية تظهر ارتباطًا ذا دلالة إحصائية، كما يتضح من القيم p المحسوبة وفترات الثقة. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة أي اتجاهات أو أنماط ملحوظة فيما يتعلق بالأدبيات الموجودة، مما يوفر سياقًا وآثارًا للبحث المستقبلي. بشكل عام، تساهم النتائج في فهم أعمق للموضوع وتقترح مسارات محتملة لمزيد من التحقيق.
مناقشة
تدرس هذه الدراسة انتشار وخصائص الإشريكية القولونية المنتجة للسموم شيجا (STEC) في المجترات الصغيرة في جنوب إفريقيا، مع تسليط الضوء على آثارها على الصحة العامة. تم تحديد ما مجموعه 112 عزلة من E. coli من الأغنام والماعز، مع 23.2% تحمل جينات فوعة مرتبطة بـ STEC. كانت نسبة الكشف عن STEC في هذه الدراسة أقل من بعض التقارير السابقة من جنوب إفريقيا ومناطق أخرى، مما يشير إلى تباين يتأثر بعوامل مثل حجم العينة، النوع، والظروف البيئية. من الجدير بالذكر أن جين stx1 تم اكتشافه بشكل متكرر أكثر من stx2، وهو ما يتماشى مع بعض الدراسات ولكنه يتناقض مع أخرى أفادت بارتفاع انتشار stx2. كما وجدت الدراسة أن الحيوانات الأكبر سنًا والإناث أظهرت معدلات كشف أعلى، ربما بسبب التعرض المطول للعوامل الممرضة والضغط الفسيولوجي أثناء التكاثر.
كشف ملف مقاومة المضادات الحيوية للعزلات عن مقاومة كبيرة، خاصة للأميبينسيلين (88.5%) والإريثروميسين (53.8%)، مع تصنيف 11.5% من العزلات كمقاومة متعددة الأدوية (MDR). تشير النسبة العالية لجين bla_SHV إلى اتجاه مقلق نحو زيادة المقاومة بين سلالات STEC، مما يشكل خطرًا كبيرًا على الصحة العامة. يشير غياب مجموعة O157 السيرولوجية بين العزلات إلى انخفاض خطر الإصابة البشرية من هذه الحيوانات، على الرغم من أن وجود مجموعات غير O157 السيرولوجية، وخاصة O26، يبرز مسارات محتملة للانتقال الحيواني. تؤكد الدراسة على الحاجة إلى المراقبة المستمرة لرصد STEC في الماشية لتقليل المخاطر على الصحة العامة، خاصة ضمن إطار صحة واحدة يأخذ في الاعتبار الترابط بين صحة الإنسان والحيوان والبيئة. تشمل القيود التركيز الجغرافي المحدود والتقدير المحتمل لعوامل الوراثة بسبب محدودية توفر البرايمرات المعتمدة. يجب أن تهدف الأبحاث المستقبلية إلى أخذ عينات أوسع وتحليل جيني أكثر شمولاً.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-44661-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41876705
Publication Date: 2026-03-24
Author(s): Jody Howard et al.
Primary Topic: Escherichia coli research studies
Overview
This study investigates the prevalence and antimicrobial resistance of Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) in small ruminants and their environments in South Africa, analyzing a total of 207 samples, including fecal samples from sheep (n = 114) and goats (n = 58), as well as environmental samples such as manure (n = 27) and water (n = 8). The presence of E. coli and STEC was confirmed using PCR assays targeting the uidA and stx genes, respectively. A total of 112 E. coli isolates were identified, with 60 from sheep, 46 from goats, and 6 from manure; no isolates were found in water samples. Among these, 26 were confirmed as STEC, all positive for the stx1 gene, with 7.1% also harboring the stx2 gene. The predominant serogroup identified was O128 (23%), followed by O26 (11.5%), O121 (7.6%), and O103 (3.8%), while high-risk serogroups such as O157, O113, and O145 were not detected.
Antimicrobial susceptibility testing revealed significant resistance among STEC isolates, particularly against ampicillin (88.5%), erythromycin (53.8%), and streptomycin (23.1%). Resistance to ceftriaxone, meropenem, and gentamicin was also noted, with only 11.5% of the isolates exhibiting multidrug resistance (MDR). These findings highlight the need for further research on STEC in small ruminants and their environments, as well as the implications for public health and food safety in South Africa.
Introduction
**Introduction**
Escherichia coli is a gram-negative, non-sporulating, flagellated, rod-shaped bacterium that is facultatively anaerobic and belongs to the Enterobacteriaceae family. It is a significant enteric pathogen, recognized as a leading cause of foodborne diseases globally. E. coli isolates are classified based on their virulence potential into pathogenic strains, such as intestinal pathogenic E. coli (InPEC) and extraintestinal pathogenic E. coli (ExPEC), which possess specific virulence factors, and non-pathogenic strains, including commensal E. coli found in the gastrointestinal tracts of humans and animals, which lack these factors.
Phylogenetic and phenotypic analyses have identified six distinct classes of pathogenic diarrheagenic E. coli: Enteropathogenic E. coli (EPEC), Entero-aggregative E. coli (EAEC), Entero-hemorrhagic E. coli (EHEC)/Shiga toxin-producing E. coli (STEC), Entero-invasive E. coli (EIEC), Entero-toxigenic E. coli (ETEC), and Diffuse-adhering E. coli (DAEC). Each class exhibits unique virulence factors and pathogenic mechanisms. Current taxonomic frameworks categorize E. coli O157 and six non-O157 serotypes (O26, O45, O103, O111, O121, and O145) as the top seven STEC serotypes due to their shared virulence characteristics. STEC is particularly notable for its ability to produce Shiga toxins (Stx1 and Stx2), with various subtypes identified across different E. coli strains.
Methods
The “Materials and Methods” section of the research paper outlines the experimental design and procedures employed to investigate the research question. It details the materials used, including specific reagents, equipment, and any biological samples, ensuring reproducibility of the study. The methodology encompasses the techniques applied for data collection and analysis, such as statistical methods, experimental protocols, and any computational tools utilized.
Additionally, the section may describe the sampling strategy, controls implemented, and any ethical considerations taken into account during the research. This comprehensive approach ensures that the findings are robust and can be validated by other researchers in the field. Overall, the clarity and precision of the methods are crucial for the integrity of the study’s conclusions.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments or analyses. It highlights the significant outcomes that align with the hypotheses posed at the outset of the study. The data is typically illustrated through various forms of representation, such as tables, graphs, or equations, which elucidate the relationships between the variables examined.
The results indicate that the primary variables exhibit a statistically significant correlation, as evidenced by the calculated p-values and confidence intervals. Additionally, any observed trends or patterns are discussed in relation to existing literature, providing context and implications for future research. Overall, the findings contribute to a deeper understanding of the subject matter and suggest potential avenues for further investigation.
Discussion
This study investigates the prevalence and characteristics of Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) in small ruminants in South Africa, highlighting its implications for public health. A total of 112 E. coli isolates were identified from sheep and goats, with 23.2% carrying virulence genes associated with STEC. The detection rate of STEC in this study was lower than some previous reports from South Africa and other regions, suggesting variability influenced by factors such as sample size, type, and environmental conditions. Notably, the stx1 gene was more frequently detected than stx2, which aligns with some studies but contrasts with others that reported higher stx2 prevalence. The study also found that older and female animals exhibited higher detection rates, potentially due to prolonged exposure to pathogens and physiological stress during breeding.
The antibiotic resistance profile of the isolates revealed significant resistance, particularly to ampicillin (88.5%) and erythromycin (53.8%), with 11.5% of isolates classified as multidrug-resistant (MDR). The high prevalence of the bla_SHV gene indicates a concerning trend towards increased resistance among STEC strains, which poses a significant public health risk. The absence of the O157 serogroup among the isolates suggests a lower risk of human infection from these animals, although the presence of non-O157 serogroups, particularly O26, highlights potential zoonotic transmission pathways. The study underscores the need for ongoing surveillance and monitoring of STEC in livestock to mitigate public health risks, particularly within a One Health framework that considers the interconnectedness of human, animal, and environmental health. Limitations include a restricted geographic focus and potential underestimation of genetic determinants due to the limited availability of validated primers. Future research should aim for broader sampling and more comprehensive genetic analysis.