Ανίχνευση integrons σε νοσοκομειακά, εξωνοσοκομειακά και ζωϊκής προέλευσης εντεροβακτηριακά στελέχη: φαινοτυπικός χαρακτηρισμός στελεχών και γονοτυπική ανάλυση integrons

Abstract

BΑCKGROUND. Class 1 integrons are DNA structures that recognize and capture mobile gene cassettes. A considerable portion of antibiotic resistance genes is integrated into these DNA elements. The aims of the present study were: 1) to determine the prevalence of class 1 integrons in Enterobacteriaceae recovered from poultry farms, hospitalized and non-hospitalized patients and 2) to examine the structure of integrons circulating among these bacterial populations. MATERIALS AND METHODS. A total of 270 Enterobacteriaceae were collected; 100 from hospitalized patients, 100 from non-hospitalized patients with no prior hospitalization in the preceding 3 months, and 70 from poultry farms. Identification of the isolates was performed by the Wider 1 automated system and susceptibilities to commonly used antimicrobial agents were determined by the Kirby-Bauer and broth microdilution methods. Int1-specific polymerase chain reaction (PCR), conserved-segment PCR, and DNA sequencing were used to determine the presence, length, and content of integrons. The relatedness among the isolates was examined by pulsed-field gel electrophoresis of the XbaI digests of genomic bacterial DNA. RESULTS. The rate of integron carriage was 47.1 % for Enterobacteriaceae derived from the poultry farm, 21% and 11% for isolates recovered from hospitalized and non-hospitalized patients. The length of integrons ranged from 650 to 3200 bp; the longest were detected in isolates recovered from hospitalized patients and the shortest from non-hospitalized patients. Τwenty percent of integron-carrying organisms exhibited resistance to more than two classes of antibiotics (MDR), whereas only 5.9% of non-integron-carrying organisms were MDR (P< 0.01). The most prevalent genes were the aad and dfr gene families detected in 52.8% and 41.3% of integrons respectively. Identical integrons were detected in different bacterial species and in Enterobacteriaceae of human and animal sources. CONCLUSIONS. A large reservoir of integrons exists in Enterobacteriaceae of food-producing animals. The horizontal transfer of class 1 integrons among bacterial species of animal and human origins seems to play an important role in the dissemination of antimicrobial resistance.

ΣΚΟΠΟΣ: Τα integrons τάξης 1 είναι δομές DNA που έχουν την δυνατότητα να ενσωματώνουν γονιδιακές κασσέττες και να συντελούν στην έκφραση τους. Πολλά από τα γονίδια που προσδίδουν αντοχή σε αντιβιοτικά συσσωρεύονται σε integrons. Η παρούσα μελέτη είχε δύο σκοπούς 1) την ανίχνευση integrons τάξης 1 σε εντεροβακτηριακά από πτηνοτροφική μονάδα, νοσοκομειακούς και εξωνοσοκομειακούς ασθενείς και 2) τον προσδιορισμό της γονιδιακής δομής των integrons που κυκλοφορούν ανάμεσα σε αυτούς τους πληθυσμούς και 3) να εξετασθεί πιθανή μετάδοση integrons μεταξύ των τριών μικροβιακών πληθυσμών. ΥΛΙΚA-ΜΕΘΟΔΟI: Μελετήθηκαν 270 εντεροβακτηριακά στελέχη: 100 από νοσοκομειακούς ασθενείς, 100 από εξωνοσοκομειακούς ασθενείς που δεν είχαν νοσηλευθεί για τους προηγούμενους 3 μήνες, και 70 από πτηνοτροφικές μονάδες. Όλοι οι μικροοργανισμοί τυποποιήθηκαν με το σύστημα API ID32E (Biomerieux) και οι ευαισθησίες τους προσδιορίσθηκαν με τις μεθόδους διάχυσης δίσκων Kirby-Bauer και μικροαραιώσεων σε ζωμό MIC. H παρουσία integrons ελέγχθηκε με ενίσχυση του γονιδίου της integrase 1 και το μέγεθός των με ενίσχυση της μεταβλητής περιοχής. Στη συνέχεια έγινε προσδιορισμός της νουκλεοτιδικής αλληλουχίας των μεταβλητών περιοχών. Η ομοιότητα μεταξύ των μικροβίων εξετάσθηκε με ηλεκτροφόρηση σε παλλόμενο πεδίο του γονιδιώματός των μετά από κατάτμηση με XbaI. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Το ποσοστό integron τάξης 1 για τα στελέχη πτηνοτροφικών μονάδων ήταν 47,1 %, ενώ για τα μικρόβια από το νοσοκομείο και την κοινότητα ήταν 21% και 11% αντίστοιχα. Το μέγεθος της μεταβλητής περιοχής των integrons κυμαίνονταν από 650bp έως 3200bp. 20% από τους integron θετικούς μικροοργανισμούς ήταν πολυανθεκτικοί (αντοχή σε περισσότερα από δύο αντιβιοτικά), ενώ το αντίστοιχο ποσοστό πολυαντοχής ήταν μόνον 5,9 % για τα integron αρνητικά μικρόβια (P<0,01). Tα πιο συχνά γονίδια αντοχής ανήκαν στις οικογένειες aad και dfr και ανιχνεύθηκαν σε 52,8 % και 41,3 % των integrons αντίστοιχα. Πανομοιότυπα integrons ανιχνεύθηκαν σε διαφορετικά είδη βακτηρίων και σε μικρόβια από ανθρώπους και πτηνά. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Μια μεγάλη δεξαμενή integrons εντοπίζεται σε εντεροβακτηριακά μικρόβια τροφιμοπαραγωγών ζώων. Η οριζόντια μεταφορά integrons τάξης 1 μεταξύ βακτηριακών ειδών ανθρώπινης και ζωικής προέλευσης φαίνεται να παίζει ένα σημαντικό ρόλο στην διασπορά της μικροβιακής αντοχής.