doi: 10.15389/agrobiology.2021.2.304rus
УДК 636.2:619:579.62:57.083.1
ВЫЯВЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ К АНТИБИОТИКАМ У ВОЗБУДИТЕЛЯ ГИСТОФИЛЕЗА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА Histophilus somni
С.П. ЯЦЕНТЮК1 ✉, Ю.И. ПОБОЛЕЛОВА1, Д.А. РУДНЯЕВ1,
А.И. ЛАИШЕВЦЕВ2, А.В. КАПУСТИН2
Микроорганизм Histophilus somni (сем. Pasteurellaceae) часто встречается у крупного рогатого скота (КРС), осложняет течение респираторных вирусных заболеваний и может вызывать мультисистемное заболевание, известное как гистофилез. Для лечения заболеваний, вызванных микроорганизмами семейства Pasteurellaceae, наиболее часто применяются аминогликозиды, сульфаниламиды, бета-лактамы, тетрациклины и макролиды, в связи с чем можно ожидать формирование устойчивости H. somni к препаратам этих групп. В настоящей работе впервыеохарактеризована устойчивость к антимикробным препаратам изолятов H. somni, выделенных от КРС на территории Российской Федерации. Впервые установлена циркуляция резистентных штаммов H. somni в российских животноводческих хозяйствах.Нашей целью было изучение антибиотикорезистентности циркулирующих штаммов Histophilus somni с помощью фенотипических и генотипических методов и оценка возможности использования ПЦР для прогнозирования устойчивости H. somni к антимикробным средствам нескольких групп. Молекулярно-генетическое определение антибиотикорезистентности проводилось на основе идентификации генов blaOXA-2, sul2, strA, strB, aadA25, aphA1, tetH. В работе использовали культуры H. somni, выделенные в 2018-2019 годах из биологического материала (паренхиматозные органы, смывы, сперма) крупного рогатого скота разных пород, возрастных, половых и физиологических групп (всего 145 животных). Чувствительность изолятов H. somni к 13 антибактериальным препаратам, относящимся к 4 классам (аминогликозидам, бета-лактамам, тетрациклинам и сульфаниламидам), тестировали диско-диффузионным методом. ДНК выделяли из культур H. somniи использовали для выявления генетических детерминант устойчивости к антибиотикам. Изоляты H. somni были протестированы на наличие семи генов устойчивости к антибиотикам (tetH, blaOXA-2, aadA25, strA, strB, aphA1, sul2) методом ПЦР с электрофоретической детекцией и гибридизационно-флуоресцентной детекцией продуктов амплификации в режиме реального времени. Всего были выделены и идентифицированы 18 изолятов H. somni, при этом вырастить в достаточном количестве и оценить на чувствительность к антибиотикам удалось лишь 12 образцов. Наибольшую фенотипическую устойчивость выявили к аминогликозидам: резистентность к стрептомицину составляла 50 %, а устойчивость к неомицину превышала 40 %. У устойчивых образцов были обнаружены гены резистентности aadA25, strA, strB и aphA1. Резистентность к сульфаниламидам также оказалась велика и была выявлена у 33 % образцов, в каждом из которых методом ПЦР идентифицировали ген устойчивости sul2. По результатам микробиологического исследования чувствительность к пенициллинам составила 75 %, к цефалоспоринам приближалась к 100 %. Чувствительность к препаратам группы тетрациклинов оказалась выше 80 %. При этом гены устойчивости к тетрациклинам (tetH) и пенициллинам (blaOXA-2) обнаружены не были. По-видимому, устойчивость образцов была обусловлена другими механизмами резистентности. Мультирезистентными оказались два изолята H. somni: они проявляли устойчивость к препаратам классов аминогликозидов, бета-лактамов и тетрациклинов. Четыре образца показали устойчивость к препаратам сразу двух различных групп антибиотиков: два образца — к аминогликозидам и сульфаниламидам (в них были идентифицированы гены strA, strB, aadA25, aphA1 и sul2), два образца — к аминогликозидам и бета-лактамам (у них обнаружили только гены устойчивости к аминогликозидам aadA25 и strA). За исключением образцов, устойчивых к тетрациклинам и пенициллинам, в которых не были выявлены ожидаемые генетические детерминанты резистентности, все наблюдаемые фенотипы устойчивости к противомикробным препаратам соответствовали результатам ПЦР-исследования. Сочетание генотипического и фенотипического методов определения антибиотикорезистентности способствует лучшему пониманию механизмов устойчивости бактерий к антимикробным препаратам, а также позволяет повысить эффективность мониторинга антибиотикорезистентности микроорганизмов, выделяемых от продуктивных животных.
Ключевые слова: Histophilus somni, ПЦР, антибиотикорезистентность, гистофилез, крупный рогатый скот, КРС.
IDENTIFICATION OF ANTIBIOTIC RESISTANCE OF THE CATTLE PATHOGEN Histophilus somni
S.P. Yatsentyuk1 ✉, Yu.I. Pobolelova1, D.A. Rudnyaev1, A.I. Laishevchev2, A.V. Kapustin2
Histophilus somni is a Gram-negative bacterium of the Pasteurellaceae family which is a component of the Bovine Respiratory Disease Complex and the pathogen, causing a multisystem disease — histophilosis. For the treatment of diseases caused by Pasteurellaceae bacteria, aminoglycosides, sulfonamides, beta-lactams, tetracyclines and macrolides are most often used, therefore the formation of resistance of H. somni to antibiotics of these groups can be expected. This work is the first study of antibiotic resistance of H. somni isolated from cattle in the Russian Federation. This work aimed at exploration of the antibiotic resistance of circulating H. somni strains by phenotypic and genotypic methods and the evaluation of the PCR method applicability for the prediction H. somni resistance to antimicrobial agents. We studied 18 cultures of H. somni, the causative agent of histophilosis, isolated in 2018-2019 from biological material (parenchymal organs, washes, sperm) of 145 animals of different breed, age, sex and physiological groups using microbiological method. The cultures were studied using the disk diffusion method for sensitivity to 13 antibiotics of aminoglycosides, beta-lactams, tetracyclines and sulfonamides classes. All obtained isolates were tested by PCR for the presence of genetic determinants of antibiotic resistance, most often found in H. somni: tetH (resistance to tetracyclines), blaOXA-2 (resistance to penicillins), aadA25, strA, strB, aphA1 (resistance to aminoglycosides), sul2 (sulfonamide resistance). Resistance to aminoglycoside group was most prevalent, i.e., resistance to streptomycin was 50 %, and resistance to neomycin exceeded 40 %. Resistance genes aadA25, strA, strB and aphA1 were found in the resistant samples. A total of 33 % isolates showed resistance to sulfonamides, all this samples were positive for the sul2 gene in PCR. The sensitivity to penicillins was quite high (~ 75 %), the sensitivity to beta-lactams approached 100 %. The sensitivity to antimicrobials of the tetracycline group was higher than 80 %. However, neither tetracyclines (tetH) nor penicillins (blaOXA-2) resistance genes were identified during the study. Two isolates were multidrug resistant with resistance to aminoglycosides, beta-lactams and tetracyclines. Also, four samples were resistant to antimicrobial agents of two different groups, i.e., two samples were resistant to aminoglycosides and sulfonamides with strA, strB, aadA25, aphA1, and sul2 genes found, and two samples were resistant to aminoglycosides and beta-lactams with only aminoglycoside resistance genes aadA25 and strA identified. With the exception of samples resistant to tetracyclines and beta-lactams, in which the expected genes were not detected, all observed phenotypes of antimicrobial resistance were consistent with the PCR test results. The combination of genotypic and phenotypic methods for determining antibiotic resistance is necessary for understanding of the resistance mechanisms and increases the efficiency of antibiotic resistance monitoring programs.
Keywords: Histophilus somni, PCR, antibiotic resistance, histophilosis, cattle.
1ФГБУ Всероссийский государственный |
Поступила в редакцию |
