DOI: https://doi.org/10.1186/s12917-023-03843-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38172772
تاريخ النشر: 2024-01-03
المؤلف: Jayce D. Fossen وآخرون
الموضوع الرئيسي: صحة الحيوان وعلم المناعة
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة مقاومة المضادات الحيوية (AMR) في أنواع Enterococcus من قطعان الأبقار والعجول في كندا، مع معالجة فجوة كبيرة في الأدبيات الموجودة. تم جمع ما مجموعه 1,505 عزلات من 39 قطيعًا خلال الربيع والخريف من عام 2021، وتم إجراء تحديد الأنواع باستخدام مطياف الكتلة بتقنية تفريغ الليزر المعزز بالمصفوفة (MALDI-TOF MS). تم تقييم حساسية المضادات الحيوية باستخدام نظام مراقبة مقاومة المضادات الحيوية الوطني (NARMS) لشرائح الميكرو ديلوشن. كشفت النتائج أن 86% من العزلات من الربيع و84% من الخريف أظهرت مقاومة لواحد على الأقل من المضادات الحيوية، حيث كانت اللينكوميسين، الكوينوبريستين/الدالفوبريستين، الدابتوميسين، السيبروفلوكساسين، والتتراسيكلين هي أكثر العوامل المقاومة شيوعًا. ومن الجدير بالذكر أن مقاومة الأنواع المتعددة كانت الأعلى في العزلات من العجول في الربيع (6.9%) والأبقار في الخريف (6.7%).
تخلص الدراسة إلى أنه بينما تعتبر أنواع Enterococcus مؤشرات حاسمة لمقاومة المضادات الحيوية، فإن أنماط المقاومة الملحوظة معقدة وتتأثر بالمقاومة الذاتية الخاصة بالأنواع وموثوقية نقاط انقطاع المضادات الحيوية. تؤكد النتائج على الحاجة إلى تفسير حذر لملفات AMR وتبرز ضرورة إجراء مزيد من الأبحاث لتعزيز فهم آليات المقاومة وآثارها في بيئة الأبقار والعجول. يمكن أن تُفيد هذه البيانات مبادرات الإدارة التي تهدف إلى التخفيف من AMR في البيئات الزراعية.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم معالجة عينات البراز لعزل وتحديد أنواع Enterococcus spp. تم خلط العينات في البداية مع 1% من ماء البيبتون المخفف، وتم خلطها في جهاز الخلط، ثم تم حضنها عند 35 درجة مئوية لمدة 18-24 ساعة. تم حفظ جزء من الخليط في مرق بروسلا مع الجليسرول عند -80 درجة مئوية للتحليل المستقبلي. تم تلقيح الوسط الانتقائي، وهو أجار المEnterococcus، بالخليط المسبق للحضانة وتم حضنه تحت 5% من ثاني أكسيد الكربون لمدة 48 ساعة للحصول على مستعمرات معزولة. تم زراعة ما يصل إلى ست مستعمرات ذات خصائص مورفولوجية مميزة على أجار كولومبيا مع 5% من دم الأغنام لمزيد من التعرف باستخدام مطياف الكتلة بتقنية تفريغ الليزر المعزز بالمصفوفة (MALDI-TOF MS).
لإجراء اختبار حساسية المضادات الحيوية (AST)، تم إخضاع عزلات Enterococcus المختارة لطرق الميكرو ديلوشن وفقًا لإرشادات معهد المعايير السريرية والمخبرية (CLSI). تم تحديد الحد الأدنى من التركيزات المثبطة (MICs) باستخدام ألواح NARMS CMV3AGPF Sensititre، والتي تضمنت مجموعة من 16 مضادًا حيويًا. أولت الدراسة الأولوية لـ E. faecalis و E. faecium لاختبار AST، مع اختبار E. hirae إذا كانت الأنواع السابقة غائبة. تم اتباع تدابير مراقبة الجودة بدقة، بما في ذلك استخدام سلالات التحكم والاختبار المنتظم لظروف المختبر لضمان موثوقية النتائج. تم تفسير MICs بناءً على نقاط انقطاع CLSI، مما يؤكد حساسية أو مقاومة العزلات للمضادات الحيوية المختبرة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المدروسة، حيث أسفرت الاختبارات الإحصائية عن قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05، مما يشير إلى وجود دليل قوي ضد الفرضية الصفرية. من الجدير بالذكر أن النتائج تظهر أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين قابل للقياس في المتغير الناتج، تم قياسه بحجم تأثير قدره $d = 0.8$، مما يشير إلى تأثير كبير.
بالإضافة إلى ذلك، كشفت تحليل التباين (ANOVA) أن الفروق بين متوسطات المجموعات كانت ذات دلالة إحصائية، مما يدعم فعالية العلاج. توضح التمثيلات البيانية، مثل مخططات الصندوق ومخططات التشتت، توزيع البيانات وتبرز الاتجاهات الملحوظة. بشكل عام، تسهم هذه النتائج في فهم الآليات الأساسية وآثارها على الأبحاث المستقبلية في هذا المجال.
المناقشة
تحققت الدراسة من مقاومة المضادات الحيوية (AMR) في أنواع Enterococcus spp. من قطعان الأبقار والعجول في غرب كندا، مع التركيز على الفروق بين العجول والأبقار، بالإضافة إلى التغيرات الموسمية. من بين 50 قطيعًا تم تسجيلها، قدم 39 قطيعًا عينات، حيث تم عزل أنواع Enterococcus spp. من 89% من العجول التي تم أخذ عينات منها و99% من الأبقار في الربيع 2021، ومعدلات عزل مرتفعة مماثلة في الخريف 2021. كانت الأنواع السائدة التي تم تحديدها هي *Enterococcus casseliflavus* و *Enterococcus hirae*، مع كون *E. faecalis* أكثر انتشارًا في العجول خلال الربيع مقارنة بالخريف. من الجدير بالذكر أن المقاومة للينكوميسين، التتراسيكلين، والسيبروفلوكساسين كانت شائعة عبر جميع الأنواع، مع نسبة كبيرة من العزلات التي تظهر مقاومة لعدة فئات من المضادات الحيوية.
تسلط النتائج الضوء على أن ملفات AMR تختلف بشكل كبير بين فئات الحيوانات والمواسم، حيث أظهرت العجول معدلات مقاومة أعلى في الربيع مقارنة بالخريف، خاصة بالنسبة لـ *E. faecalis*. في المقابل، أظهرت *E. casseliflavus* من الأبقار في الخريف زيادة في المقاومة للسيبروفلوكساسين. تسهم الدراسة في تقديم بيانات قيمة حول AMR في أنواع Enterococcus spp. في سياق الزراعة الكندية، متوافقة مع الأبحاث السابقة بينما تكشف عن أنماط مقاومة فريدة وتوزيعات الأنواع. وهذا يبرز الحاجة إلى المراقبة المستمرة والاستخدام المسؤول للمضادات الحيوية في الثروة الحيوانية للتخفيف من المخاطر المرتبطة بـ AMR.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12917-023-03843-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38172772
Publication Date: 2024-01-03
Author(s): Jayce D. Fossen et al.
Primary Topic: Animal health and immunology
Overview
This study investigates antimicrobial resistance (AMR) in Enterococcus species from cow-calf herds in Canada, addressing a significant gap in existing literature. A total of 1,505 isolates were collected from 39 herds during the spring and fall of 2021, with species identification performed using Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Time-Of-Flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS). Antimicrobial susceptibility was assessed using the National Antimicrobial Resistance Monitoring System (NARMS) Gram-positive Sensititre broth microdilution panel. The findings revealed that 86% of isolates from spring and 84% from fall exhibited resistance to at least one antimicrobial, with lincomycin, quinupristin/dalfopristin, daptomycin, ciprofloxacin, and tetracycline being the most common resistant agents. Notably, multiclass resistance was highest in isolates from calves in spring (6.9%) and cows in fall (6.7%).
The study concludes that while Enterococcus species serve as crucial indicators of AMR, the observed resistance patterns are complex and influenced by species-specific intrinsic resistance and the reliability of antimicrobial breakpoints. The results underscore the need for cautious interpretation of AMR profiles and highlight the necessity for further research to enhance understanding of resistance mechanisms and their implications in the cow-calf environment. This data can inform stewardship initiatives aimed at mitigating AMR in agricultural settings.
Methods
In this study, fecal samples were processed to isolate and identify Enterococcus spp. The samples were initially mixed with 1% buffered peptone water, vortexed, and incubated at 35°C for 18-24 hours. A portion of the mixture was preserved in Brucella broth with glycerol at -80°C for future analysis. The selective medium, mEnterococcus agar, was inoculated with the pre-enrichment mixture and incubated under 5% CO2 for 48 hours to obtain isolated colonies. Up to six colonies with distinct morphological characteristics were sub-cultured on Columbia agar with 5% sheep blood for further identification using Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Time-Of-Flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS).
For antimicrobial susceptibility testing (AST), selected Enterococcus isolates were subjected to broth microdilution methods according to Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) guidelines. Minimum inhibitory concentrations (MICs) were determined using NARMS CMV3AGPF Sensititre plates, which included a range of 16 antimicrobials. The study prioritized E. faecalis and E. faecium for AST, with E. hirae tested if the former were absent. Quality control measures were rigorously followed, including the use of control strains and regular testing of laboratory conditions to ensure the reliability of results. The MICs were interpreted based on CLSI breakpoints, confirming the susceptibility or resistance of the isolates to the tested antimicrobials.
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 variables studied, with statistical tests yielding p-values below the conventional threshold of 0.05, suggesting strong evidence against the null hypothesis. Notably, the results demonstrate that the intervention applied led to a measurable improvement in the outcome variable, quantified by an effect size of $d = 0.8$, indicating a large effect.
Additionally, the analysis of variance (ANOVA) revealed that the differences among group means were statistically significant, further supporting the efficacy of the treatment. Graphical representations, such as box plots and scatter plots, illustrate the distribution of data and highlight the observed trends. Overall, these findings contribute to the understanding of the underlying mechanisms and implications for future research in the field.
Discussion
The study investigated antimicrobial resistance (AMR) in Enterococcus spp. from cow-calf herds in western Canada, focusing on differences between calves and cows, as well as seasonal variations. Of the 50 herds enrolled, 39 provided samples, with Enterococcus spp. isolated from 89% of sampled calves and 99% of cows in spring 2021, and similar high isolation rates in fall 2021. The predominant species identified were *Enterococcus casseliflavus* and *Enterococcus hirae*, with *E. faecalis* being more prevalent in calves during spring compared to fall. Notably, resistance to lincomycin, tetracycline, and ciprofloxacin was common across all species, with a significant proportion of isolates exhibiting resistance to multiple antimicrobial classes.
The findings highlight that AMR profiles varied significantly between animal classes and seasons, with calves showing higher resistance rates in spring compared to fall, particularly for *E. faecalis*. In contrast, *E. casseliflavus* from cows in the fall exhibited increased resistance to ciprofloxacin. The study contributes valuable data on AMR in Enterococcus spp. within the context of Canadian agriculture, aligning with previous research while revealing unique resistance patterns and species distributions. This underscores the need for ongoing surveillance and responsible antimicrobial use in livestock to mitigate the risks associated with AMR.