Carriage of Plasmidic AmpC Beta-Lactamase Producing Escherichia coli in Cattle and Sheep and Characterisation of the Isolates in Terms of Antibiogram Profiles, Phylogeny and Virulence

Sığır ve Koyunlarda Plasmidik AmpC Beta Laktamaz Üreten Escherichia coli Taşıyıcılığı ve İzolatların Antibiyogram Profilleri, Filogenetik ve Virulans Yönünden Karakterizasyonu

Abstract

AmpC type beta-lactamase enzyme production by Escherichia coli confers resistance to penicillin and cephalosporins including oxyiminocephalosporin, cephamycin and aztreonam (variably). Screening of AmpC beta-lactamase determinants in both commensal and pathogenic E. coli isolates in livestock is important to reveal the resistance status of the bacteria. Therefore, we aimed to investigate the AmpC beta-lactamase producing E. coli isolates in cattle and sheep populations in Burdur, Turkey. The fecal samples were collected from 250 Holstein cows, older than 12 months of age and apparently healthy, and from 225 sheep from different breeds, older than 6 months of age and apparently healthy. After selective isolation and identification of the agent in coliform/E. coli selective medium supplemented with cefotaxime (2 µg/mL) or ceftazidim (2 µg/mL), the cefoxitin resistant E. coli isolates were determined by agar disc diffusion test (ADDT). Then, pAmpC beta-lactamase genes were determined by multiplex polimerase chain reaction (PCR) as gold standart test for pAmpC beta-lactamase producing E. coli. Finally, the isolates were characterized by PCR for phylogeny and Enterohemorrhagic/Shiga toxin producing E. coli (EHEC/STEC) related virulence genes. Totally 17 (6.8%) cattle fecal samples were found positive for pAmpC beta-lactamase producing E. coli. None of the sheep fecal samples yielded culture positive results for the bacteria of interest. Among the E. coli isolates, only CIT (origin, Citrobacter freundii) family pAmpC gene was found. The predominant phylogenetic group was found as group A and only eae gene was detected in only one E. coli isolate. Multidrug resistance (MDR) was observed in 7 (41.2%) isolates. Consequently, the present study revealed that pAmpC beta-lactamase producing E. coli, with MDR and low phylogenetic group diversity, exists in cattle population, but not in sheep population.

Özet

Escherichia coli tarafından AmpC beta laktamaz enzim üretimi penisilinlere, oksiimino sefalosporinler dahil tüm sefalosporinlere, sefamisinlere ve değişken olmakla birlikte aztreonama direnç sağlar. Çiftlik hayvanlarında komensal ve patojenik E. coli izolatlarında AmpC beta laktamazların taranması bakterilerdeki antibiyotik dirençliliğinin durumunu göstermesi açısından önemlidir. Bu nedenle, Burdur ilindeki sığır ve koyun popülasyonunda AmpC beta laktamaz üreten E. coli yaygınlığını ortaya çıkarmayı amaçladık. Bu çalışmada, 12 aylık yaştan daha büyük ve sağlıklı görünümdeki 250 Holştayn ırkı sığır ve 6 aylıktan daha büyük ve sağlıklı görünümdeki 225 değişik ırktan koyundan dışkı örneği toplandı. Sefotaksim (2 µg/ mL) veya seftazidim (2 µg/mL) ilave edilmiş Koliform/E. coli besi yerinde selektif izolasyon ve identifikasyon gerçekleştirildikten sonra, agar disk difüzyon testi (ADDT) ile sefoksitine dirençli E. coli izolatları belirlendi. Takiben pAmpC beta laktamaz genleri, pAmpC beta laktamaz üreten E. coli belirlenmesi için altın standart test olan multipleks polimeraz zincir reaksiyonu (PZR) ile belirlendi. Son olarak, izolatlar PZR ile filogenetik ve enterohemorajik/Siga toksin üreten E. coli (EHEC/STEC) virulans genleri açısından karakterize edildi. Toplam 17 (%6.8) sığır dışkı örneği pAmpC beta laktamaz üreten E. coli yönünden pozitif bulunurken koyun örneklerinin tümü negatif bulundu. Izolatlarda sadece CIT ailesi pAmpC geni tespit edildi. İzolatlarda en yaygın filogenetik grubun grup A olduğu ve sadece 1 izolatta eae virulans geninin olduğu tespit edildi. Çoklu antibiyotik dirençliliği 7 (%41.2) izolatta tespit edildi. Sonuç olarak, bu çalışma pAmpC beta laktamaz üreten E. coli’nin koyunlarda bulunmadığı ve sığırlarda çoklu antibiyotik dirençliliğine sahip ve az sayıda filogenetik çeşitlilikte var olduğu belirlendi.