КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 23-26-00118

НазваниеАнтибиотикорезистентные штаммы этиологически значимых патогенных и условно-патогенных микроорганизмов: фенотипические и генетические маркеры, мониторинг распространения

РуководительПлешакова Валентина Ивановна, Доктор ветеринарных наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина", Омская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 2023 г. - 2024 г. 

Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки, 06-203 - Ветеринария

Ключевые словаСельскохозяйственные животные,инфекционная патология, патогенная и условно-патогенная микрофлора,антибиотикорезистентность, биологические свойства, генотип, молекулярно-генетические методы

Код ГРНТИ68.41.35


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Классы антимикробных препаратов, используемых в сельском хозяйстве, в основном те же, что и в медицине, поэтому повышается риск возникновения и распространения резистентных микроорганизмов, в том числе общих для человека и животных. По данным Европейского центра контроля болезней, источником и резервуаром большинства штаммов Salmonella spp., Campylobacter spp. и энтерогеморрагической Escherichia coli, вызывающих болезни людей на территории Евросоюза, являются продуктивные животные. Как правило, это происходит при употреблении пищевых продуктов, а так же при непосредственном контакте с животными. Нередко профилактические и лечебные мероприятия, направленные на ликвидацию бактериальной инфекционной патологии человека и животных малоэффективны, и приводят к значительным финансовым потерям в глобальном аспекте. В этой же связи, актуальным является мониторинг и контроль за распространением резистентных штаммов бактерий на основе комплексного подхода с обязательным включением в алгоритм изучение чувствительности выделенных микроорганизмов к антибиотикам, как на фенотипическом, так и на молекулярно-генетическом уровне. На основе полученных сведений планируется разработать систему мероприятий по снижению резистентности микроорганизмов к антибиотическим препаратам, как в масштабах отдельного хозяйства, так и в регионе в целом. Предполагается на основании проведенных мониторинговых бактериологических исследований различных биотопов животноводческой инфраструктуры (клинический материал, навоз, подстилка, корма, вода, технологическое оборудование) установить степень распространения и популяционный состав антибиотикорезистентных бактерий, имеющих определенное эпизоотологическое значение. Планируется провести сравнительный анализ основных фенотипических характеристик микроорганизмов у резистентных к антибиотикам и чувствительных к ним. Кроме этого, будут определены генетические (молекулярно-генетические) детерминанты устойчивости бактерий к различным группам антибиотических препаратов, применяемых в ветеринарии.

Ожидаемые результаты
1) будут получены новые данные об эпизоотологических особенностях распространения антибиотикорезистентных патогенных и условно-патогенных штаммов микроорганизмов; 2) будут определены доминирующие антибиотикорезистентные виды возбудителей инфекционных болезней, выделяемых от сельскохозяйственных животных разных видов, из объектов животноводческой инфраструктуры; 3) будут установлены фенотипические особенности и генетические детерминанты антибиотикоустойчивости выделенных микроорганизмов; 4) эпизоотологический анализ с использованием программы QGis (версия 2.18) позволит визуализировать динамику и неоднородность распространения антибиотикорезистентных штаммов, обладающих разными профилями лекарственной устойчивости, на территории Омского Прииртышья; 5)разработать комплекс мероприятий по предотвращению возникновения и распространения резистентных штаммов микроорганизмов должен включать мониторинг чувствительности к антимикробным препаратам с анализом тенденций изменения количества устойчивых штаммов; 6) использование альтернативных антибиотикам биологически активных препаратов из группы синбиотиков, позволит снизить и в значительной мере сдерживать феномен антибиотикорезистентных микроорганизмов, циркулирующих у сельскохозяйственных животных, в объектах внешней среды, а так же профилактировать их попадание в пищевую цепь.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Статистические данные региональной ветеринарной отчётности и собственные исследования показали, что на территории Омской области функционируют паразитарные системы бактериальной этиологии, которые представлены условно-патогенной микрофлорой. Анализ структуры бактериозов показал, что среди бактериальных инфекций крупного рогатого скота и свиней значительную долю составили эшерихиозы-28,5%. На долю стафилококкозов и стрептококкозов приходилось 20,5% и 18 % соответственно. В то же время, процентное соотношение бактериозов, протекающих с участием других таксономических единиц, в частности Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa, E. cloaceae, P. mirabilis приходилось до 14,5%. В редких случаях отмечалась инфекционная патология желудочно-кишечного тракта молодняка крупного рогатого скота, обусловленная бактериями родов Morganella и Providencia. Показано, что бактерии Escherichia coli наиболее часто выделялись при желудочно-кишечной патологии молодняка крупного рогатого скота и свиней, в то время как стафилококковая и стрептококковая микрофлора, а также Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa - при патологии молочной железы и мочеполовой системы. Кроме того, указанные доминирующие паразитозы характеризовались наибольшим распространением и встречались во всех исследованных хозяйствах региона. Комплексными микробиологическими и протеомными (MALDI-TOF-MS) методами установлено, что культуры Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa, Еnterococcus faecalis, Staphylococcus epidermidis формируют основной таксономический пул в профиле условно-патогенных микробиоценозов животных и технологического оборудования животноводческих объектов. Частотный анализ показал, что наиболее распространёнными сочленами микробиоценоза различных биотопов животных и технологических объектов являются микроорганизмы 3 видов, и в частности, Escherichia coli, Staphylococcus aureus и Еnterococcus faecalis. На долю доминирующих видов бактерий приходилось в среднем 76,5% от всех выделенных микроорганизмов. Кроме того, в состав условно-патогенной микрофлоры микробиоценозов тестируемых объектов входили реже встречающиеся культуры бактерий, в частности: P. mirabilis, Е. faecium, Str.agalactiae, Staph.equorum, Morganella morganii, Pantoea agglomerans, Staph. vitulinus. В то же время, микроорганизмы E. coli, Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa имели относительно высокую степень обнаружения в микробиоценозах ректальных и вагинальных смывах. Контаминация биотопов животных условно-патогенными видами микроорганизмов при ослаблении резистентности организма может приводить к развитию патологических процессов и распространению бактериальных инфекций мочеполового тракта крупного рогатого скота. В энтеромикробиоценозе диких и зоопарковых животных Омского Прииртышья выделено 13 видов бактерий. Доминирующим видом микроорганизмов, выделенных из фекальных проб во всех трофических группах диких и зоопарковых животных, является Escherichia coli (44,0%). Субдоминантными по количеству выделенных культур являлись бактерии видов Staphylococcus saprophiticus (30,2%) и Staphylococcus equorum (24,3 %). Из проб фекалий диких и зоопарковых животных в единичных случаях выделены следующие микроорганизмы (1,5 %): Citrobacter freundii, Bacillus pumilus, Aspergillus niger, Pantoea agglomerans, Pseudomonas fluorescens, Aeromonas punctata, Streptococcus agalactiae, Klebsiella aerogenes, Proteus vulgaris, Proteus mirabilis. Частотный анализ фенотипического профиля антибиотикорезистентности культур микроорганизмов, выделенных из различных биотопов сельскохозяйственных животных и технологического оборудования животноводческих объектов, показал достаточно широкий диапазон их реагирования в отношении исследованных фармакологических групп антибиотических препаратов, а именно к аминогликозидам III поколения, полусинтетическим пенициллинам, фторхинолонам, цефалоспоринам I, III и IV поколения, пенициллинам, макролидам и тетрациклинам. Установлено, что наиболее часто культуры, выделенные из проб молока коров, проявляют 100% резистентность к амикацину и цефалексину, в частности, среди выделенных культур E. coli 100% резистентность показали к амикацину, ципрофлоксацину, цефтриаксону, моксифлоксацину, тетрациклину, доксициклину и цефалексину. Несколько меньшую резистентность указанные культуры микроорганизмов проявляли в отношении следующих антибактериальных препаратов: ломифлоксацин, цефепим, левофлоксацин (16,6% и 55,5%, соответственно). Все выделенные культуры Staph. haemolyticus были резистентны к амоксиклаву (полусинтетическим пенициллинам + ингибиторам бета-лактамаз), цефтриаксону (цефалоспорины III поколения), тетрациклину (тетрациклины), цефалексину (цефалоспорины I поколения). Установлено, от 70,0% до 35,0% культур Staph. aureus были чувствительны к цефтазидиму, азитромицину, доксициклину, цефалексину. Все выделенные из проб фекалий культуры P. vulgaris (R=100,0%) были резистентны к амикацину, ципрофлоксацину, цефотаксиму, цефепиму, ампициллину, азитромицину, энрофлоксацину. Часть культур, а именно 83,0% были резистентны к амоксиклаву, ломефлоксацину (R=66,6%), цефтазидиму (R=83,3%), доксициклину (R=83,3%) и тетрациклину (R=83,3%). В то же время все культуры Proteus vulgaris (S=100,0%) были чувствительны к эритромицину, цефалексину и цефтриаксону. Доля чувствительных микроорганизмов рода Enterococcus spp. находилась в диапазоне от 100,0% до 55,5% в зависимости от фармакологической группы антимикробного препарата. Так, 100,0% культур были чувствительны к амоксиклаву, цефотаксиму, ампициллину, энрофлоксацину. Минимальное значение (S=55,5%) чувствительных культур приходилось на азитромицин. Кроме того, показано, что фенотипические исследования детерминант резистентности свидетельствуют о наличии в микробиоценозе различных биотопов определённого количества полирезистентных относительно тестируемых препаратов культур микроорганизмов. Так от общего количества исследованных культур E.coli, выделенных из фекалий сельскохозяйственных животных, полирезистентными были 40,4% культур. Из молока изолировали 20,1% полирезистентных культур E.coli, 13,4% Staphylococcus aureus, 3,9% Staphylococcus epidermidis. Из объектов инфраструктуры животноводческих помещений выделены полирезистентные культуры Staphylococcus aureus ( 72,2%) и E.coli (26,6%). Анализ генетических детерминант антибиотикорезистентности у выделенных культур E.coli показал, что у подавляющего большинства (69,14 %) обнаружен ген blaCTX-M, кодирующий собой β-лактамазу расширенного спектра действия. С учётом того, что продукция β-лактамаз расширенного спектра действия приводит к появлению у микроорганизмов резистентности к подавляющему большинству β-лактамных антибиотиков (пенициллины, цефалоспорины) можно предположить, что указанные фармакологические группы антибиотиков могут иметь низкий антибиотикотерапевтический эффект. Также у части культур E.coli были выявлены гены вирулентности кодирующие адгезивные белки E.coli к эндотелиальным клеткам (fimA и fimN). У ряда культур был обнаружен ген шига-токсин stx2, который может служить важным этиопатогенетическим фактором при возникновении инфекционной патологии сельскохозяйственных животных. Проведённые фено- генотипические исследования антибиотикорезистентности выделенных от сельскохозяйственных животных и объектов животноводческой инфраструктуры культур микроорганизмов позволили сформировать основу для создания локальных информационно-справочных инструментов (паспорт антибиотикорезистентности микроорганизмов, циркулирующих в конкретном хозяйстве). Указанный паспорт позволит ветеринарным специалистам хозяйства осуществлять комплекс необходимых мероприятий по рационализации использования антимикробных препаратов, сдерживанию антибиотикорезистентности, а также контролю инфекционной патологии бактериальной этиологии.

 

Публикации

1. Антоневский И.В., Плешакова В.И., Локтева А.С., Лещева Н.А Видовой состав и антибиотикорезистентность бактериальных изолятов, выделенных от животных Омской области Вестник КрасГАУ, № 6. 2023.- С. 97–103 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.36718/1819-4036-2023-6-97-103

2. Плешакова В.И., Лещёва Н.А, Кошкин И.Н., Ручко Е.Н. ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗИСТЕНТНОСТИ КУЛЬТУР МИКРООРГАНИЗМОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ ОТ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА MALDI-TOF MS Пермский аграрный вестник, №2 (42) .2023.- С. 128-135 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.47737/2307-2873_2023_42_128

3. Плешакова В.И., Лещева Н.А., Кошкин И.Н. ФЕНОТИПИЧЕСКИЕ И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ В ВЕТЕРИНАРИИ Вестник КрасГАУ, № 8. 2023.-С. 106–115. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.36718/1819-4036-2023-8-106-115

4. Плешакова В.И., Лоренгель Т.И., Кошкин И.Н., Ручко Е.Н. АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНОСТЬ БАКТЕРИЙ СЕМЕЙСТВА ENTEROBACTRIACEAE И STAPHYLOCOCCACEAE, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ ФЕКАЛЬНЫХ ПРОБ ЗООПАРКОВЫХ И ДИКИХ ЖИВОТНЫХ Пермский аграрный вестник, - (год публикации - 2023)