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

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 проекта 23-26-00118

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

Руководитель Плешакова 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

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 слова Сельскохозяйственные 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.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

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)
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)
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)
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, 2023. – № 4(44). – С. 121-127. (год публикации - 2023)
10.47737/2307-2873_2023_44_121

5. В.И. Плешакова, Н.А. Лещёва, Т.И. Лоренгель ФЕНО-ГЕНОТИПИЧЕСКИЕ ДЕТЕРМИНАНТЫ АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНОСТИ И ВИРУЛЕНТНОСТИ У БАКТЕРИЙ ESCHERICHIA COLI, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ МОЛОКА КОРОВ С СУБКЛИНИЧЕСКИМ МАСТИТОМ Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture (год публикации - 2024)

6. В. И. Плешакова, Н. А. Лещёва, Т. И. Лоренгель, И.Н. Кошкин, Е.Н. Ручко Феногенотипический профиль антибиотикорезистентности культур микроорганизмов, выделенных от сельскохозяйственных животных и технологического оборудования животноводческих помещений Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана, Т. 259, № 3. – С. 190-196. (год публикации - 2024)
DOI 10.31588/2413_4201_1883_3_259_190

7. В.И. Плешакова, Н.А. Лещёва, Т.И. Лоренгель Фено-генотипическая характеристика энтеромикробиоты диких и зоопарковых животных как природного резервуара антибиотикорезистентных штаммов микроорганизмов Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture (год публикации - 2025)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
За отчетный период (2024 г) из различных биотопов сельскохозяйственных животных и объектов животноводческой инфраструктуры, а также у диких и зоопарковых животных был выделен 41 вид микроорганизмов, относящихся к 17 таксономическим родам. Установлено, что доминирующим сочленом микробиоценоза исследованных био- и абиотопов являлся род Escherichia (Escherichia coli). В значительно меньшем процентном диапазоне выделялись бактерии рода Staphylococcus, Enterococcus, Pseudomonas, Enterobacter, Klebsiella, Proteus. Кроме того, единичные культуры микроорганизмов (0,29%) принадлежали родам Ewengella, Providencia, Yersinia. Необходимо отметить, что у диких птиц в энтеробиоценозе преобладали бактерии рода Escherichia (48,15%), при этом видовой состав микрофлоры отличался большим разнообразием, а также появлением редко встречающихся микроорганизмов, например: Aeromonas veroni, Aeromonas sorbia, Providencia alcalifaciens. Энтеробактериоценоз фекалий животных, содержащихся в условиях неволи (зоопарк), был несколько беднее по сравнению с животными, обитающими в дикой природе. Анализ фенотипических характеристик антибиотикорезистентности изолированных культур микроорганизмов показал относительно высокую степень вариабельности в отношении ряда исследуемых групп антибиотических препаратов. Так, наибольшую резистентность микроорганизмы (в исследуемых био- и абиотопах) демонстрировали в отношении антибиотиков группы пенициллинов (ампициллин), фторхинолонов II второго поколения (левофлоксацин), фторхинолонов IV поколения (моксифлоксацин), цефалоспоринов I и IV поколения (цефазолин, цефепим). Кроме того, установлена также высокая устойчивость выделенных бактерий к антибиотикам группы диаминопиримидинов (триметоприм), линкозамидов (клиндамицин), а также цефалоспоринам II поколения из группы цефамицинов (цефокситин). В то же время, выделенные микроорганизмы были высокочувствительны к противомикробным препаратам следующих фармакологических групп, в частности карбапенемам (имипенем, меропенем), цефалоспоринам III поколения (цефтазидим, цефтриаксон), аминогликозидам широкого спектра действия (амикацин). Кроме того, была выделена 71 культура (20,46%), обладающая полирезистентностью к тестируемым антимикробным препаратам. Проведённый скрининг на наличие генов резистентности к β-лактамным антибиотикам (blaDHA, blaNDM, blaKPC, blaOXA-48) у культур микроорганизмов, выделенных от сельскохозяйственных животных и с объектов животноводства показал, что у бактерий Pseudomonas aeroginosa, E.coli, Proteus vulgaris, Proteus mirabilis, Enterobacter cloacae, Citrobacter freundii, Klebsiella pneumonia отсутствовали гены резистентности к β-лактамным антибиотикам. Разработанная тест-система по детекции генов вирулентности у тестируемых микроорганизмов позволила выявить, что ген fnbB выявлен у 18,2% изолятов S. aureus и у 18,6% изолятов Staphylococcus spp. Ген icaD обнаружен у 36,4% изолятов S. aureus и 44,3% изолятов Staphylococcus spp. Ген clfB выявлен у 27,3% изолятов S. aureus и 45,7% изолятов Staphylococcus spp. Комбинация генов вирулентности fnbB/icaD встречалась у 18,2% изолятов S. aureus и 17,1% изолятов Staphylococcus spp.; комбинация генов fnbB/clfB - у 18,2% изолятов S. aureus 18,6 % изолятов Staphylococcus spp.; комбинация генов icaD /clfB – у 27,3% изолятов S. aureus и 35,7% изолятов Staphylococcus spp. Также, обнаружение генов icaD также указывает на их важную роль в процессах образования биоплёнок S. aureus. Кроме того, фенотипическими методами установлено, что 32 культуры (73,0%) культур микроорганизмов обладали способностью формирования биологических плёнок. Так, среди исследуемых изолятов, наибольшая биопленкообразующая активность отмечена у представителей рода Staphylococcus (16 культур), менее активными оказались культуры рода Proteus (8 культур), а также Bordatella (4 культуры) и Pseudomonas (2 культуры), по одному случаю образования биоплёнки зафиксировано у бактерий рода Klebsiella и Bacillus. При этом 40,6% выделенных микроорганизмов способных к образованию биоплёнки, были устойчивы к 15 наиболее часто применяемым в ветеринарии антибиотикам. Изучена в лабораторных условиях антагонистическая активность микроорганизмов, входящих в состав симбиотика Биосиб® ПРО, по отношению к ряду условно-патогенных микроорганизмов. Установлено, что в монокультуре Lactobacillus plantarum и Lactococcus lactic проявляли среднюю антагонистическую активность, а Propionobacterium freundreichii - слабую (6,8±0,8 мм). В то же время, консорциум указанных пробиотических бактерий в симбиотике Биосиб® ПРО показал высокую антагонистическую активность (15,1±0,8 мм). Применение предложенного препарата Биосиб® ПРО способствовало оптимизации энтеробиоценоза, усилению защитных механизмов, улучшению производственных показателей экспериментальных цыплят-бройлеров. Данные по многообразию выделенных бактерий и их антибиотикорезистентности были внесены в программу "Ветеринарной мониторинг антибиотикорезистентности зоонозных бактерий", разработанной ФГБУ ВГНКИ с применением онлайн-платформы AMRcloud, для последующего комплексного анализа и систематизации в масштабах РФ и разработана электронная база данных «Антибиотикорезистентные микроорганизмы, выделенные из различных биотопов и объектов животноводства Омской области» (Свидетельство о регистрации базы данных RU 2024622848, 28.06.2024). Указанные программы позволяют в цифровом и графическом отображении проводить анализ информации об антибиотикорезистентности микроорганизмов, поступающих по результатам локального, регионального мониторинга.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Результаты проведённых комплексных исследований дают возможность практического использования результатов проекта в усовершенствовании вопросов ветеринарно-санитарной и биологической безопасности продукции животноводческой отрасли сельского хозяйства. Полученные данные касательно характеристик и распространения среди сельскохозяйственных и диких животных антибиотико-резистентных культур этиологически значимых патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, а также создание на этой основе электронной базы данных позволит более эффективно оптимизировать практические профилактические и лечебные ветеринарные мероприятия в животноводстве.