CC BY
42
УДК 619:579.842.11:615.33.015.8:636.5(477.63/.65)
Ключевые слова: колибактериоз, антибиотикорезистентность, антибактериальные препараты
Key words: colibacillosis, antibiotic resistance, antibacterial drugs
Мартыненко А. А.
АНТИБИОТИКОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНОСТЬ ЭШЕРИХИЙ, ВЫДЕЛЕННЫХ В ПТИЦЕХОЗЯЙСТВАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО РЕГИОНА УКРАИНЫ
ANTIBIOTIC SENSITIVITY AND ANTIBIOTIC RESISTANCE OF ESCHERICHIA COLI ISOLATED FROM POULTRY FARMS OF UKRAINE'S CENTRAL REGION
Национальный научный центр «Институт экспериментальной и клинической ветеринарной медицины» Национальной академии аграрных наук Украины, экспериментально-инновационный отдел ветеринарной медицины
Адрес: 61023, Украина, г. Харьков, ул. Пушкинская, д. 83
Institute of Experimental and Clinical Veterinary Medicine, National Scientific Center of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine, Experimental and Innovative Department of Veterinary Medicine Address: 61023, Ukraine, Kharkov, Pushkinskaya str., 83
Мартыненко Анна Адольфовна, к. в. н., зав. отдела. Е-mail: [email protected]. Тел. +3068-850-52-09
Martynenko Anna A., PhD in Veterinary Science, Head of the Dept.
Е-mail: [email protected]. Тел. +3068-850-52-09
Аннотация. Выявлено, что Е. coli в 2007-2016 гг. была ведущим этиологическим агентом инфекций в птицехозяй-ствах центрального региона Украины. Представлены результаты анализа ста антибиотикограмм E. coli, выделенных из патологического материала от сельскохозяйственной птицы. Дана сравнительная оценка антибиотикорези-стентности выделенных штаммов в различные периоды. В работе показана тенденция нарастания резистентности к 64 % представленных препаратов, что подтверждает принадлежность эшерихий к группе бактерий, наиболее быстро развивающей устойчивость. Установлены антибактериальные препараты для эффективной эмпирической терапии колибактериоза в промышленном птицеводстве. Доказана целесообразность использования флорфеникола, амикацина, гентамицина и цефтриаксона как наиболее эффективных средств в отношении этого вида грамотрица-тельной микрофлоры. Автором показана необходимость поиска потенциальных биомаркеров раннего развития бактериальных инфекций в организме птицы с целью ограничения применения антибиотиков как эффективной меры контроля антибиотикорезистентности.
Summary. It was discovered that E. coli was the most frequent etiological agent of infections at poultry farms in Ukraine's central region in 2007-2016years. The article presents results of analysis of one hundred antibiograms of E. coli isolated from poultry pathological materials. It provides the comparative evaluation of the antibiotic resistance of isolated strains at different periods. The work shows the increasing resistance tendency up to 64 % in examined drugs. This confirms the fact that Escherichia belong to bacterial group with the most rapid resistance development. A group of antibacterial drugs has been selected for effective empirical сolibaciПosis therapy in industrial poultry farming. It has been proved that it is viable to use florfenicol, amikacin, gentamicin and ceftriaxone as the most effective drug for this species of gram-negative microflora. The author states that there is a need to search for the potential biomarkers of early development of bacterial infections into the bird's body. It will be a limit of antibiotics using and will become an effective measure for antibiotic resistance control.
Введение
На сегодняшний день проблема быстрого формирования резистентности к применяемым антибактериальным препаратам (АБП) среди различных микроорганизмов имеет важное значение в медицине и науке [5]. Ответом на возрастающую проблему стало создание в гуманной медицине систем надзора за устойчивостью к противомикробным препаратам (CAESAR, EARS-Net), которая при-
звана обеспечить получение сопоставимых и достоверных данных о распространенности и тенденциях в ключевой группе инвазивных бактерий. В ряде стран использование антибиотиков в птицеводстве для нужд производства пищевых продуктов превышает уровни их использования у людей, что является дополнительным фактором, влияющим на возникновение резистентных микроорганизмов, которые легко могут распространяться среди
людей, животных, птицы и в окружающей среде [9]. Циркуляция внехромосомных генетических элементов, отвечающих за формирование устойчивости к действию АБП в конкретных микроценозах (птичники, инкубаторы) среди доминирующей микрофлоры, детерминируется множеством факторов: спектрами микроорганизмов, применяемыми стратегиями химиотерапии, наличием бактерионосителей. В каждом микроценозе существуют свои пути формирования и распространения антибиотикорезистентности, конечным этапом которых является образование стационарных эковаров, обладающих множественной устойчивостью к АБП. Полирезистентные микроорганизмы являются причиной возникновения тяжелых форм инфекций, вызванных условно-патогенной микрофлорой, а также разнообразных инфекционных болезней (колибактериоз, саль-монеллез, пастереллез и др.). Это подтверждает необходимость внедрения в работу врачей ветеринарной медицины комплекса аналитических исследований и организованных мероприятий по проведению динамического мониторинга за структурой и уровнем лекарственной устойчивости микроорганизмов [7]. Данные об антибиотикорезистентности различаются в зависимости от географического района их выделения и меняются с течением времени [5]. В связи с этим, при разработке схем рациональной антибактериальной терапии встает вопрос о целесообразности длительного применения препаратов в ветеринарной практике.
Цель работы - выявить закономерности выработки (изменения) устойчивости к АБП патогенных микроорганизмов из родов Escherichia, выделенных от сельскохозяйственной (с.-х.) птицы в центральном регионе Украины.
Материалы и методы
Материалом для работы послужили данные из лабораторных журналов за 20072016 гг., полученные в рутинной практике. Проанализированы результаты исследований 128-ми бактериальных культур, выделенных из патологического материала от разновозрастной с.-х. птицы в центральном регионе
Украины. При выделении микроорганизмов посевы образцов биоматериала проводили на неселективные, селективные обогащенные и дифференциально-диагностические питательные среды. Идентификацию возбудителей осуществляли по общепринятым методикам. Определение чувствительности выделенных культур к АБП различных семи фармакологических групп проводили методом диффузии в агаре с использованием стандартных бумажных дисков производства ООО «Аспект» (Украина), НИЦФ (Россия), BBL (США). Уровень антибиотикорезистентности изучали к 17-ти антибактериальным препаратам с различным механизмом действия и широтой применения в ветеринарной практике: ингибирующие синтез клеточной стенки микроорганизмов (Р-лактамы), синтез белка и функции рибосом (аминоглико-зиды, макролиды, тетрациклины, фениколы), а также нарушающие функции клеточных мембран (полимиксины). Биологические свойства определяли на белых мышах (массой 15-18 г) путем подкожного введения суточной культуры в дозе 0,2 см3.
По результатам детекции антибиотикоре-зистентности энтеробактерии группировали в четыре кластера: I - антибиотикочувстви-тельные штаммы, II - моно-, III - умеренно (к двум - пяти АБП), IV - полирезистентные (к шести и более препаратам), V (к максимальному количеству протестированных антимикробных препаратов) [8].
Результаты исследований
Наиболее часто из представителей семейства Enterobacteriaceae в патологическом материале от с.-х. птицы выделяли Escherichia coli (E. coli). Этого возбудителя обнаруживали в исследуемых пробах в 78,13 % случаев, преимущественно в виде моноинфекции, причем наибольшее количество было в 2007 (72,6 %), 2011-2012 гг. (100 %).
Данные о чувствительности культур микроорганизма к АБП за последние десять лет представлены в таблице 1.
Как видно из данных таблицы 1, среди сравниваемых АБП наименьшей активностью в отношении штаммов E. coli обладал амоксициллин (15 % чувствительных микро-
Таблица 1.
Уровень резистентности к АБП патогенных для птицы культур E. coli в центральном регионе Украины
Группа антибактериальных препаратов АБП Культур E. coli
исследовано, шт. резистентных, %
фторхинолоны норфлоксацин 89 44,9
офлоксацин 32 50,0
ципрофлоксацин 44 23,7
энрофлоксацин 63 23,8
энроксил 48 39,6
байтрил 45 31,1
ß-лактамы цефазолин 42 40,5
цефтриаксон 24 12,5
амоксициллин 20 85
фениколы флорфеникол 9 0
тетрациклины доксициклин 26 69,2
тетрациклин 13 38,5
аминогликозиды гентамицин 49 22,4
амикацин 16 12,5
полимиксины колистин 26 61,5
полимиксин 11 72,7
комбинированные триметоприм 23 39,1
организмов). Наибольшая активность в отношении данного вида возбудителя отмечалась у фениколов (флорфеникол); аминогликози-дов II поколения (амикацин,87,5 % чувствительных культур) и гентамицина (77,6 %), а также у ß-лактамов (цефтриаксон, 87,5 %).
По результатам данных, представленных на рисунке 1, у патогенных для с.-х. птицы культур E. coli в период 2011-2016 гг. выявлена тенденция нарастания резистентности к 64 % представленных АБП по сравнению с предыдущим периодом (2007-2010 гг).
Наблюдалось снижение чувствительности кишечной палочки к АБП тетрациклинового ряда. Так, резистентность E. coli к тетрациклину увеличилась на 50,0 %; а к доскици-клину - на 30,8 %.
Также мы проанализировали чувствительность E. coli к АБП группы фторхинолонов. Полученные данные свидетельствуют о тенденции к снижению эффективности четырех АБП группы фторхинолонов. Так, норфлок-сацин снизил свою активность на 42,8 %; офлоксацин - на 38,1 %, ципрофлоксацин -на 35,3 %, байтрил - на 9,9 %. Стабильную активность с положительной динамикой про-
демонстрировал энрофлоксацин. Его активность в период 2011-2016 гг. увеличилась на 14,9 %.
В ходе работы было выявлено и снижение эффективности АБП группы полимиксинов (колистин) в отношении кишечной палочки на 43,3 %.
Анализ спектров антибиотикорезистент-ности (рис. 2) показал уменьшение I кластера (антибиотикочувствительные штаммы) на 24,1 %; увеличение II (моно-) и III (умереннорезистентные штаммы) кластеров в период 2011-2015 гг. на 14,1 и 10,8 % соответственно. Изолятов, относящихся к V кластеру (устойчивые ко всем АБП), выявлено не было.
Обсуждение результатов
Сведения о распространенности устойчивых микроорганизмов на территории Украины ограничены и часто различаются в зависимости от профиля ветеринарного учреждения, вида обследуемых животных и птицы. Так, например, чувствительность E. coli к энрофлоксацину, по данным Древаль Д. В. [3], варьирует от 73,0 % до 51,0 %.
Проведенный микробиологический мониторинг выявил, что E. coli является ведущим этиологическим агентом инфекций у с.-х. птицы в центральном регионе Украины. Эти данные соответствуют наблюдениям других авторов о наиболее частом выделении (37-50 %) этого вида грамотрицатель-ной микрофлоры как у молодняка, так и у взрослой птицы в последние десятилетия [7, 3]. Кроме того, по данным ВОЗ 2017 года, E. coli входит в группу крайне приоритетных бактерий по уровню потребности в создании новых антибиотиков, поскольку этот возбудитель может вызывать тяжёлые и часто смертельные инфекции, такие как инфекции кровотока и пневмонию [2]. Выявленная у патогенных для с.-х. птицы культур E. coli в период 2011-2016 гг. тенденция нарастания резистентности к 64 % представленных АБП подтверждает принадлежность эшерихий к группе бактерий, наиболее быстро развивающей устойчивость [1]. Тенденция к снижению чувствительности кишечной палочки к АБП тетрациклинового ряда наблюдалась и в различных птицехозяйствах России на протяжении 2013-2014 гг. [6]. Результаты оценки чувствительности к гентамицину, наряду с подтвержденной эффективностью [7], показали невозможность их экстраполяции на другие аминогликозиды (амикацин). Сообщения Гаркавенко Т. О. [4] о практически полной перекрестной резистентности между фторхинолонами не подтвердились несмотря на то, что эти препараты не имеют существенных отличий в уровне антибактериальной активности относительно эшерихий. Выявление наибольшей активности в отношении E. coli у фениколов (флорфеникола) подтверждается результатами исследований Древаль Д. и Мазуренко В. [3].
Уменьшение кластера антибиотикочув-ствительных штаммов в период 2011-2015 гг. доказывает, что селективный прессинг антибиотиков снижает количество только чувствительных микроорганизмов, давая возможность устойчивым популяциям активно размножаться [1]. Открытие горизонтальной передачи гена резистентности у E. coli через плазмиды [10] свидетельствует о возможном распространении панрезистентных микроорганизмов
цмиртгадми sssssssssssssssssssssssssssssssä&£su 40
................................................................................80
ГешяшЦИН ^ jjg
I AU I-84,62
■■сф-цвккпи "у............. 15,78
цищшфшксадан аддадд-рру................................... 50
И|нецн 66,66 пффкЕсарн ..................................| 62^6
О 10 20 30 -Ю 50 60 70 80 90 Дпиряшвпвйшянщ, 96
Рис. 1. Динамика антибиотикорезистентности микроорганизмов E. coli к АБП.
2007-2010 2011-2015
Рис. 2. Профили антибиотикорезистентности патогенных для с.-х. птицы E. coli.
и о необходимости внедрения препаратов, препятствующих формированию плазмидной устойчивости либо обеспечивающих элиминацию плазмид из резистентных бактерий [1]. Таким образом, перспективным направлением ветеринарной науки остается поиск и идентификация потенциальных биомаркеров раннего развития бактериальной инфекции в организме птицы, что позволит использовать обоснованные схемы лечения и предупредит дальнейшее распространение антибиотикорезистентных штаммов микроорганизмов.
Выводы
1. Ведущим этиологическим агентом инфекций у сельскохозяйственной птицы в центральном регионе Украины является E. Coli. В исследованных пробах, в период 2007-2016 гг., E. Coli, обнаруживали в 78,1 % случаев.
2. Тенденция нарастания антибиотикоре-зистентности, в период 2011-2016 гг., у патогенных для сельскохозяйственной птицы культур E. coli подтверждает их принадлежность к группе бактерий, наиболее быстро развивающей устойчивость.
3. В схему эффективной эмпирической терапии колибактериоза в промышленном пти-
цеводстве центрального региона Украины целесообразно включать флорфеникол, ами-кацин, гентамицин и цефтриаксон, поскольку эти антибиотики, по результатам исследований, обладали наибольшей активностью в отношении возбудителей данного вида.
4. Актуальным направлением современной ветеринарной науки является поиск и идентификация потенциальных биомаркеров раннего развития бактериальных инфекций в организме птицы, что будет способствовать ограничению применения антибиотиков как эффективной меры контроля антибиотикоре-зистентности.
Список литературы
1. Антибиотикорезистентность микроорганизмов и современная стратегия использования антибактериальных препаратов [электронный ресурс] / ООО «КРКА ФАРМА» // Ценовик. - 2012. - № 11. -С. 94-96. - Режим доступа: http://www.tsenovik.ru/ archive/tsenovik%20arcЫves/Cenov_П_12.rar.
2. ВОЗ опубликовала список микроорганизмов, для борьбы с которыми срочно требуется создание новых антибиотиков [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.antibiotic.ru/index.php?article=2686.
3. Гаркавенко Т.О. Методичш вказiвки щодо визначення чутливосл мiкроорганiзмiв до анти-бактерiальних препаралв [Текст] / Т. О. Гаркавенко [та ш.]. - Кшв : Держ. наук.-досл. ш-т з лаб. дiагностики та вет.-сан. експертизи, 2014. - 78 с.
4. Древаль Д., Мазуренко В. Чувствительность бактериальных штаммов, выделенных от кур, к антими-
кробным препаратам [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://cvd.com.ua/publications/chuvstvitel-nost-bakterial-nykh-shtammov-vydelennykh-ot-kur-k-antimikrobnym-preparatam/.
5. Науменко З.С. Сравнительная оценка динамики антибиотикорезистентности бактерий, выделенных у больных с острым и хроническим гнойным процессом в ортопедотравматологическом стационаре [Текст] / З. С. Науменко, В.В. Гостев, НА. Богданова // Гений ортопедии. - 2G1G. - № 3. - С. 141-145.
6. Новикова, О. Б. Правильный подход к антибио-тикотерапии - залог здоровья птицы, качества и безопасности выпускаемой продукции [Электронный ресурс] / О.Б. Новикова, С.В. Щепеткина, ОА. Ришко // БИО. - 2G15. - № 7/8. - С. 22-26. - Режим доступа: http://animal-health.ru/docs/stati/birds/pravelnii_podhod. pdf.
7. Парамонова, Н.Ю. Результаты территориального мониторинга антибиотикорезистентности кишечной палочки [Текст] / Н.Ю. Парамонова, С.В. Фирчен-кова // Вестн. ветеринарии. - 2G11. - № 4. - С. 78-79.
8. Профиль антибиотикорезистентности условно-патогенных энтеробактерий реки Aнгары [Текст] / М.Ф. Савченков [и др.] // Сиб. мед. журн. - 2G13. -№ 6. - С. 12G-122.
9. Резолюция 51-й сессии Всемирной ассамблеи здравоохранения (WHA 51.17): Возникающие и другие инфекционные болезни: резистентность к проти-вомикробным препаратам [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://apps.who.int/gb/archive/pdf_files/ WHA51/rar17.pdf.
1G. Liu Y.Y. Emergence of plasmid-mediated colistin resistance mechanism MCR-1 in animals and human beings in China: a microbiological and molecular biological study [Текст] / Y.Y. Liu [et al.] // Lancet Infect. Dis. - 2G16. - Vol. 16. - № 2. - P. 161-168.
ЧОУДПО«ИНСТИТУТ ВЕТЕРИНАРНОМ БИОЛОГИИ» г. Санкт-Петербург
Курсы повышения квалификации
Основы ультразвуковой диагностики в ветеринарии Частная ультразвуковая диагностика в ветеринарии Рентгенодиагностика в ветеринарии Лабораторная диагностика в ветеринарии Основы ветеринарной кардиологии Основы эхокардиографии в ветеринарии Частная ветеринарная кардиология
Предварительная регистрация обязательн а! Справки потел. (812) 6312-13-34 или (812) 232-55-92 доб. 208 График проведения и информация на сайте: www.invetbio.spb.ru/seminars.html
Лицензия Комитета по образованию Санкт-Петербурга на осуществление образовательной деятельности по образовательным программам дополнительного профессионального образования № 1093 от 04.05.2014 г.
