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Title: Antibiotic and quaternary ammonium compound resistance in Escherichia coli from calves at the beginning of the -fattening period in Switzerland (2017).
Author: Hausherr A, Becker J, Meylan M, Wüthrich D, Collaud A, Rossano A, Perreten V.
Journal: Schweiz Arch Tierheilkd; 2019 Nov; 161(11):741-748. PubMed ID: 31685447.
Abstract:
In the Swiss veal calf production, antimicrobials and disinfectants are used to control bacterial infectious diseases, leading to a risk of selecting for a resistant bacterial population. While the prevalence of antibiotic resistance in E. coli from calves has been monitored at slaughterhouses in Switzerland since 2006, the resistance situation of E. coli from young calves entering the fattening period is not known. A total of 100 calves entering the fattening period in 20 geographically distant farms in Switzerland were screened for the presence of E. coli using rectal swabs in 2017. Genetic diversity between isolates was determined using repetitive palindromic Polymerase Chain Reaction (rep-PCR) revealing a genetically diverse E. coli population. Susceptibility to 13 antibiotics and to alkyldimethylbenzylammonium (ADBAC) was determined by the measurement of the minimal inhibitory concentration. Antibiotic and quaternary ammonium compound (QAC) resistance genes were identified using microarray and Polymerase Chain Reaction (PCR). Sixty-four percent of the isolates were resistant to at least one antibiotic, and 52% also exhibited decreased susceptibility to ADBAC. Resistance to more than 3 antibiotics was found in 40% of the isolates. Isolates exhibited resistance to tetracycline (57%) associated with the presence of tet genes (tet(A), (B), (E), (G)), to sulfonamides (61%) (sul1, sul2, sul3), ampicillin (56%) (blaTEM-1), trimethoprim (32%) (dfrA), phenicols (31%) (catA1, cmlA1, floR), gentamicin (27%) (ant(2")-Ia, aac(3)-IVa, aac(3)-VIa), and cefotaxime (2%) (blaCTX-M-14 (ESBL)). Mutations in GyrA (S83L) and ParC (S80I) were found in the fluoroquinolone-resistant isolates (6%). All isolates were susceptible to colistin, tigecycline and meropenem. No association between the presence of decreased susceptibility to ADBAC and qac genes was observed. In conclusion, antibiotic and QAC resistant E. coli are present in the gastrointestinal tract of young calves at the beginning of the fattening period, emphasizing the need for appropriate and reduced use of antibiotics and QAC-containing disinfectants in order to limit further selection of these bacteria during the fattening period. Antibiotika und Desinfektionsmittel werden in der Schweizer Kälbermast eingesetzt, mit dem Ziel Infektionskrankheiten zu bekämpfen. Dieser Einsatz birgt das Risiko der Selektion einer resistenten Bakterienpopulation. Obwohl die Prävalenz der Antibiotikaresistenzen von aus Kälbern an Schweizer Schlachthöfen seit 2006 isolierten E. coli überwacht wird, ist die Resistenzsitutation von E. coli zu Beginn der Mastperiode bisher nicht bekannt. Im Jahr 2017 wurden E. coli aus Kälbern von zwanzig Betrieben aus unterschiedlichen Regionen untersucht. Die dafür nötigen Kottupfer wurden zu Beginn der Mastperiode entnommen. Die genetischen Charakteristika der Isolate wurden mittels repetitiver palindromischer Polymerase Kettenreaktion (rep-PCR) bestimmt und weisen auf eine heterogene Population hin. Die Wirksamkeit von 13 Antibiotika sowie von alkyldimethylbenzylammonium (ADBAC) wurde mit Messung der minimalen inhibitorischen Konzentration (MHK) bestimmt. Die Gene, die für die Resistenz gegenüber den Antibiotika und den quaternären Ammoniumverbidungen (QAC) verantwortlich sind, wurden mittels Microarray und Polymerase Kettenreaktion (PCR) identifiziert. Sechsundsechzig der 100 Isolate waren gegen mindestens ein Antibiotikum resistent und 52% wiesen zusätzlich eine verminderte Empfindlichkeit gegen ADBAC auf. Vierzig Prozent der Isolate zeigten Resistenzen gegenüber mehr als 3 Antibiotika, darunter solche gegenüber Tetracyclin (57%) mit Vorhandensein der tet Gene (tet(A), (B), (E), (G)), Sulfonamide (61%) (sul1, sul2, sul3), Ampicillin (56%) (blaTEM-1), Trimethoprim (32%) (dfrA), Phenicol (31%) (catA1, cmlA1, floR), Gentamicin (27%) (ant(2“)-Ia, aac(3)-IVa, aac(3)-VIa), und Cefotaxim (2%) (blaCTX-M-14 (ESBL)). In flouroquinolonresistenten Isolaten (6%) wurden Mutationen in GyrA (S83L) and ParC (S80I) gefunden. Alle Isolate waren sensibel gegenüber Colistin, Tigecyclin und Meropenem. Es wurde kein Zusammenhang zwischen verminderter Empfindlichkeit gegenüber ADBAC und qac Genen beobachtet. Im Verdauungsapparat von Kälbern finden sich zu Beginn der Mastperiode E. coli, die gegenüber Antibiotika und QAC resistent sind. Dieser Befund verdeutlicht, dass ein angemessener Einsatz von Antibiotika und QAC-haltiger Desinfektionsmittel von Nöten ist, um die weitere Selektion dieser Bakterien während der Mastperiode zu begrenzen. Dans la production de veaux en Suisses, des antimicrobiens et des désinfectants sont utilisés pour contrôler les maladies infectieuses bactériennes, ce qui entraîne un risque de sélection d’une population bactérienne résistante. Si la prévalence de la résistance de E. coli aux antibiotiques chez les veaux est surveillée dans les abattoirs suisses depuis 2006, la situation de la résistance de E. coli chez les jeunes veaux au début de la période d’engraissement n’est pas connue. Un total de 100 veaux entrant dans la période d’engraissement dans 20 exploitations géographiquement éloignées de Suisse ont été testés en 2017 pour détecter la présence de E. Coli à l’aide de prélèvements rectaux. La diversité génétique entre les isolats a été déterminée à l’aide de la réaction de polymérase en chaîne répétitive palindrome (rep-PCR) révélant une population de E.coli génétiquement diversifié. La sensibilité à 13 antibiotiques et au chlorure d’alkyldiméthylbenzylammonium (ADBAC) a été déterminée par la mesure de la concentration inhibitrice minimale. Les gènes de résistance aux antibiotiques et aux composés d’ammonium quaternaire (QAC) ont été identifiés à l’aide d’une puce à ADN et de la réaction de polymérase en chaîne (PCR). Soixante-quatre pour cent des isolats étaient résistants à au moins un antibiotique et 52% présentaient également une diminution de la sensibilité à l’ADBAC. Une résistance à plus de 3 antibiotiques a été trouvée dans 40% des isolats. Les isolats présentaient une résistance à la tétracycline (57%) associée à la présence de gènes tet (tet (A), (B), (E), (G)), aux sulfonamides (61%) (sul1, sul2, sul3), à l’ampicilline (56%) (blaTEM-1), au triméthoprime (32%) (dfrA), aux phénicols (31%) (catA1, cmlA1, floR), à la gentamicine (27%) (ant(2'')-Ia, aac (3) -IVa, aac (3) -VIa) et à la céfotaxime (2%) (blaCTX-M-14 (BLSE)). Les isolats résistants aux fluoroquinolones (6%) présentaient des mutations dans GyrA (S83L) et ParC (S80I). Tous les isolats étaient sensibles à la colistine, à la tigécycline et au méropénème. Aucune association entre la présence d’une sensibilité diminuée à l’ADBAC et les gènes qac n’a été observée. En conclusion, des E. coli résistants aux antibiotiques et aux QAC sont présents dans le tractus gastro-intestinal des jeunes veaux au début de la période d’engraissement, ce qui souligne la nécessité d’un usage approprié et réduit d’antibiotiques et de désinfectants contenant un QAC afin de limiter la sélection ultérieure de ces bactéries au cours de la période d’engraissement. Nella produzione svizzera di vitelli da carne si usano antimicrobici e disinfettanti per il controllo delle malattie infettive batteriche, con il rischio di selezionare una popolazione batterica resistente. La prevalenza della resistenza agli antibiotici di E. coli è ben monitorata nei macelli svizzeri dal 2006, mentre la situazione dei giovani vitelli resistenti a E. coli che entrano nel periodo di ingrasso non è nota. Nel 2017, un totale di 100 vitelli entranti nel periodo di ingrasso provenienti da 20 aziende svizzere distanti tra loro sono stati sottoposti a screening, utilizzando tamponi rettali, per individuare la presenza di E. coli. La diversità genetica tra gli isolati à stata determinata usando una reazione a catena della polimerasi palindromica ripetitiva (rep-PCR) che ha rivelato una popolazione geneticamente diversa di E. coli. La sensibilità a 13 antibiotici e all’alchildimentilbenzilammonio (ADBAC) è stata determinata misurando la concentrazione minima inibitoria. I geni resistenti agli antibiotici e ai composti di ammonio quaternario (QAC) sono stati identificati mediante microarray e PCR. Il 64 percento degli isolati risultavano resistenti ad almeno un antibiotico e il 52% ha mostrato una minore sensibilità all’ADBAC. Nel 40% degli isolati si è rilevata una resistenza a più di 3 antibiotici. Gli isolati hanno mostrato una resistenza alla tetraciclina (57%) associata alla presenza di geni tet (tet(A), (B), (E), (G)), a sulfonamidi (61%) (sul1, sul2, sul3), a ampicillina (56%) (blaTEM-1), a trimetoprima (32%) (dfrA), a fenicoli (31%) (catA1, cmlA1, floR), a gentamicina (27%) (ant(2”)-Ia, aac(3)-IVa, aac(3)-VIa), e a cefotaxima (2%) (blaCTX-M-14 (ESBL)). Le mutazioni nel GyrA (S83L) e ParC (S80I) sono state riscontrate negli isolati resistenti ai fluorochinoloni (6%). Tutti gli isolati erano sensibili a colistina, tigeciclina e meropenem. Nessuna associazione è stata osservata tra la presenza di una ridotta sensibilità all’ADBAC e al QAC. In conclusione, l’E. coli resistente gli antibiotici e al QAC è presente nel tratto gastrointestinale dei vitelli all’inizio del periodo di ingrasso. Bisogna sottolineare la necessità di un uso appropriato e ridotto di antibiotici e disinfettanti contenenti QAC in modo da limitare l’ulteriore selezione di questi batteri durante il periodo di ingrasso.

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