Abstrakt
kontrola infekčních chorob je silně ohrožené vzestupem v počtu mikroorganismů, které jsou rezistentní na antimikrobiální látky. Je to proto, že infekce způsobené rezistentními mikroorganismy často nereagují na konvenční léčbu, což vede k dlouhodobému onemocnění a většímu riziku úmrtí. Antimikrobiálně rezistentní bakterie jsou také přítomny v různých vodních zdrojích. Tato studie se tedy snažila dokumentu mikrobiologické kvality a antibiograms bakteriální izoláty (kmeny E. coli) z šesti různých zdrojů vody za účelem zjištění jejich bezpečnosti pro lidskou spotřebu, a poskytovat aktualizované antibiotikum dat pro pragmatické léčbu pacientů. Izolace a identifikace bakterií byla provedena pomocí API a konvenčních metod. Testování citlivosti na antibiotika bylo provedeno metodou Kirby-Bauer. Získané výsledky ukázaly, že všechny testované zdroje vody byly nekvalitní. Izolované bakterie zahrnovaly E. coli, Enterobacter spp., Klebsiella spp., Salmonella typhi, Streptococcus spp., Proteus vulgaris, Vibrio cholera, Shigella spp., Pseudomonas aeruginosa, and Enterococcus faecalis. The prevalence of multidrug-resistant E. coli was 49.48%. E. coli isolates showed high resistance patterns to the tested antibiotics. They were most resistant to penicillin (32.99%), cefuroxime (28.87%), erythromycin (23.71%), and tetracycline (21.45%). In contrast, they were susceptible to nitrofurantoin (93.8%), cefotaxime and amikacin (91.75%), gentamicin (90.7%), nalidixic acid (89.65%), ciprofloxacin (74.2%), chloramphenicol (69.07%), kyselina pipemidová (65,97%) a cefuroxim (52,58%). Šedesát tři procent (63%) multirezistentních kmenů E. coli zaznamenalo hodnotu indexu mnohočetné rezistence na antibiotika (MAR) >0,2. Náchylné antibiotika, zejména nitrofurantoin, se proto doporučuje v praktické léčbě vodní bakteriální onemocnění.
1. Úvod
Antibiotika jsou pravděpodobně nejúspěšnější forma chemoterapie vyvinuté ve 20. století a zachránit nespočet lidských životů každý den . Vznik rezistentních bakterií omezuje klinické použití antibiotik a, jak rezistentní bakterie se více převládající, tam je rostoucí obavy, že stávající antibiotika neúčinná proti těmto patogenům a dražší .
rezistentních vůči Antibiotikům geny pro rezistenci k široké škále antibiotik byly identifikovány v širokém rozsahu vodní prostředí, včetně pitné vody v obou rozvinutých a rozvojových zemí . Hlavním rizikem pro veřejné zdraví je, že geny rezistence jsou přenášeny z bakterií prostředí na lidské patogeny. Potenciál pitné vody přepravovat mikrobiální patogeny většímu počtu lidí, způsobující následné onemocnění, je dobře zdokumentován v zemích na všech úrovních hospodářského rozvoje . Dostupnost bezpečné pitné vody je navíc nepostradatelným prvkem pro prevenci epidemických onemocnění a zlepšení kvality života . Podle Světové zdravotnické organizace je 80% všech nemocí připisováno nebezpečné vodě . Zejména rozvojové země jsou sužovány chorobami souvisejícími s vodou, jako je průjem, který v těchto zemích představuje 10% zátěže nemocí .
Escherichia coli je členem feakálních koliformních bakterií, které kontaminují pitnou vodu z lidského a zvířecího feakálního odpadu. E. coli je po mnoho desetiletí nejdůležitějším ukazatelem fekální kontaminace při sledování kvality vody. Během srážek mohou být tyto koliformy vyplaveny do potoků, řek, potoků, jezer nebo podzemní vody. Neupravená pitná voda pocházející z těchto zdrojů obsahuje koliformní bakterie včetně E.coli.
e. ukázalo se také, že coli je významným rezervoárem genů kódujících rezistenci vůči antimikrobiálním lékům, a proto je užitečným indikátorem rezistence v bakteriálních komunitách . Přestože existuje několik studií, které posuzují multirezistence (MDR) v E. coli populace živočišného původu, není mnoho práce bylo vykonáno na ekologii MDR . Šíření MDR do prostředí, kde antibiotika nejsou použity, je možné, že dosud nebyly dobře prozkoumány, i když bylo postulováno, že voda by mohla šíření antimikrobiální rezistence . Cíle této studie je určit citlivost na antibiotika vzor a více antibiotické rezistence index kmenů E. coli izolovaných z šesti zdrojů pitné vody během bakteriologické monitorování přes rok.
2. Materiály a metody
2.1. Vzorek Kolekce Webů
Po několika přípravných návštěv do různých obcí v okresech, 57 míst odběru vzorků obsahující šest různých vodních zdrojů, které zahrnují přehrad, vrtů, potoka zdroje, řeky, kanály, a ručně vykopané studny v 27 obcí byly vybrány. Vzorky byly odebrány z míst, které byly reprezentativní pro vodní zdroje a/nebo distribučních sítí, z níž voda je dodávána obyvatelům a/nebo body používat primárně na základě faktorů jako je počet obyvatel a rozsah použití nebo úrovně sponzorství vody z těchto zdrojů. Většinu obcí ovládají zemědělci. Každá vybraná obec měla jako hlavní zdroj vody pro obyvatele alespoň vrt nebo potok.
2.2. Podrobnosti o pozorování místa
před odběrem vody byla provedena důležitá pozorování kolem míst odběru vzorků. Tato pozorování zahrnovala hygienické podmínky a možné zdroje kontaminace,které by mohly ovlivnit kvalitu vody ze vzorků.
Pole záznamy pro následující environmentální faktory byly také zaznamenány: jasnost vody/zákal (vizuální jasnost ve vodě, tj. listy, nečistoty a řasy), povětrnostní podmínky (teplota, vítr a srážky), přítomnost zvířat (ptáci/kachny), a další připomínky (např. problémy systému, tj., dezinfekce/filtrační zařízení, a fekální nehod).
2.3. Velikost vzorku a frekvence odběru vzorků
v období od června 2011 do května 2012 bylo k posouzení odebráno celkem sto dvacet dva vzorků vody. Období sběru vzorků trvalo v průběhu dvou ročních období v Ghaně, to je, období sucha a dešťů. Všechny postupy odběru vzorků a konzervace vody byly prováděny podle standardních metod pro zkoumání vody a odpadních vod a pokynů WHO pro kvalitu pitné vody . Odběr vzorků pro bakteriologickou analýzu byl prováděn asepticky s opatrností, aby nedošlo k vnější kontaminaci vzorků. Všechny vzorky byly transportovány do laboratoře do 2 hodin.
2.4. Bakterie Izolace a Identifikace
Všechny Gram-pozitivní organismy byly zjištěny pomocí konvenčních metod jako je Gramovo barvení, pozitivní kataláza, trubice koaguláza, deoxyribonucleases (Dnázy) test, a tak dále, zatímco API 20E kit byl použit k identifikaci Gram-negativní organismy. Jako pozitivní kontrola izolátů E.coli byl použit kmen 25922.
2.5. Testování antibakteriální citlivosti E. coli
každého z izolátů (e. coli) byla podrobena testování citlivosti na antibiotika pomocí Kirby-Bauerovy metody, která byla standardizována a hodnocena metodami Národního výboru pro klinické laboratorní standardy . Izoláty pěstovány přes noc na Živném Agaru byly suspendovány ve sterilním fyziologickém roztoku (0.9% w/v NaCl) pomocí sterilní drátěné smyčky, dokud zákal byl ekvivalent 0,5 Mcfarland normy. Sterilní, netoxické bavlněné tampony namočené do standardizovaného inokula byly použity k sérii celém povrchu Mueller–Hinton agaru desky. E. coli izoláty byly následně testovány proti čtrnácti antibiotika takto: ampicilin (10 µg), pipemidic kyselina (20 ug), chloramfenikol (30 µg), ciprofloxacin (5 µg), co-trimoxazolu (25 µg), erytromycinu (15 µg), nitrofurantoin (300 µg), penicilin (10 IU), cefuroximu (30 µg), cefotaxim (30 µg), kyselina nalidixová (30 µg), amikacin (30 µg), tetracyklin (30 µg) a gentamicin (10 µg). Antibiotické disky byly asepticky umístěny sterilními kleštěmi a všechny destičky byly inkubovány (Gallenkamp England, model ih-150) při 37°C po dobu 24 hodin . Výsledky byly interpretovány pomocí NCCL .
3. Výsledky
výsledky z tabulky 1 ukazují, že během období studie bylo získáno celkem pět set dvacet bakteriálních izolátů (520). Významný počet izolátů (305) představujících 58,65% z celkového počtu byl získán během období sucha, oproti (205) představujícím 41,35% v období dešťů.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
nejčastěji se vyskytujícím organismem ve vzorcích vody byla Klebsiella spp. (104), což představuje 20% celkového počtu získaných izolátů. Nejvyšší počet Klebsiella spp. (18) byl izolován od vodních zdrojů v období sucha a nejnižší (1) od řek v období dešťů. Dalším nejvíce se vyskytujícím organismem byla E. coli (97), což představuje 18,7% celkových bakteriálních izolátů. Následovaly Pseudomonas aeruginosa (15,61%), Enterobacter spp. (15.4%), Proteus vulgaris (13.1%) a Enterococcus faecali (9.2%). Nejméně izolovaným organismem byly Vibrio cholerae (1,2%) a Shigella spp. (1.2%). Vibrio cholerae byl izolován ve čtyřech vodních zdrojích, a to, proud, vrt, ručně vykopané studny, a přehradní vodní zdroje, zatímco Shigella spp. byl izolován v 3: proud, vrt, a přehradní vodní zdroje.
pro bakteriologickou analýzu bylo odebráno celkem sto dvacet dva vzorků vody. Výsledky z tabulky 2 ukazují, že během období studie bylo izolováno devadesát sedm kmenů E. coli. Padesát osm kmenů představujících 59.79% bylo izolováno během období sucha oproti třiceti devíti představujícím 40.21% v období dešťů. Nejvyšší počet kmenů izolovaných z jednoho vodního zdroje byl z přehrad (28), což představuje 29%. Následovaly zdroje proudové vody (26) představující 27%, ručně vykopané studny (24) představující 25% a vodní zdroje vrtů (11) představující 11%. Zdroje říční vody produkovaly nejmenší počet izolovaných kmenů (2) představujících 2% a poté zdroje kanálové vody (6) představující 6%. Nejvyšší izolátů během dešťů byly získány z přehrady (12), následuje proud vody zdroje (10) a ručně vykopané studny (10). Nejvyšší počet izolátů během období sucha byl získán z přehrad (16) následovaných zdroji proudové vody (17). Nejmenší počet izolátů během období dešťů byl získán z kanálů (3) následovaných zdroji vody vrtu (4). Ze zdrojů říční vody nebyl izolován žádný kmen E.coli. Nejmenší počet izolátů během období sucha byl získán z řek (2) následovaných zdroji vody v kanálu (3).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Results from Table 3 reveal the antibiotic susceptibility profile of the E. coli strains. Všechny kmeny byly testovány na 14 různých antibiotik, pomocí difúze disku Kirby-Bauer, standardizované a hodnocené metodami Národního výboru pro klinické laboratorní standardy . Tabulka 3 ukazuje, že kmeny E. coli jsou většinou rezistentní na penicilin (32), která představuje 32.99%, následuje cefuroxim (28), což představuje 28%, erythromycin (23) zastupují 23.71%, tetracyklin (21), která představuje 21.45%, chloramfenikol (18) představuje 18.65%, pipemidic kyseliny (13) představuje 13.40% a ampicilin (11) představující 11.32%. Sedm ze čtrnácti antibiotik mělo deset nebo méně izolátů vykazujících rezistenci. Čtyři izoláty představující 4, 12% byly rezistentní na každé z následujících antibiotik: cefotaxim, kyselina nalidixová a nitrofurantoin. Následoval gentamicin (5) představující 5,15%, amikacin (7) představující 7,2%, ciprofloxacin (8) představující 8,5% a nakonec ko-trimoxazol (8) představující 8,5%. Tabulka 3 ukazuje, že kmeny E. coli byly nejvíce citlivé / citlivé na nitrofurantoin (91)představující 93,8% a následovaly cefotaxim a amikacin (89) představující 91.75%, gentamicin (88), což představuje 90.7%, kyselina nalidixová (87) představuje 89.65%, ciprofloxacin (72) představující 74.2%, chloramfenikol (67) představuje 69.07%, pipemidic kyseliny (64) představující 65.97%, a cefuroxim (CXM) (51) představující 52.58%. Čtyři ze čtrnácti antibiotik měly padesát nebo méně izolátů vykazujících rezistenci. Jednalo se o penicilin (14), tetracyklin (29), ampicilin (45) a erythromycin (50).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Analysis of multiple drug resistance of E. coli izolovaných z vodních zdrojů vyplývá, že čtyřicet osm izolátů představujících velké procento (49.48%) E. coli izoláty vykazovaly odolnost proti dvěma nebo více antibiotik, tedy klasifikovány jako resistence. To vytváří obrovský zájem o veřejné zdraví.
4. Diskuse
přítomnost E. coli v různých vodních zdrojů může znamenat zdravotní rizika, jako jsou průjmová onemocnění, která tvoří značnou mírou nemocnosti a úmrtnosti v dospělé a děti . Kontrola průjmu může vyžadovat podávání antibiotik. Nicméně je známo, že několik kmenů E. coli je rezistentních na širokou škálu antibiotik . Více rezistencí vůči antibiotikům se týká rezistence na dvě nebo více tříd antibiotik. Mnohočetné antibiotické rezistence E. coli stanovené v této studii souhlasí s dalšími nálezy . Kmeny E. coli a Salmonella spp. představovalo několik ohnisek ve Spojených státech a na celém světě, částečně kvůli rezistenci na chloramfenikol, ampicilin a trimethoprim .
frekvence penicilinu rezistenci v této studii byla vysoká mezi izoláty ve srovnání s chloramfenikol a ampicilin rezistence pozorovány v izolátech získaných z různých zdrojů vody. To může být způsobeno plošným užíváním levných antibiotik v ghanské komunitě nebo může být způsobeno produkcí enzymů beta-laktamázy. Rezistence E. coli proti ampicilinu byla pozorována Çelebi et. Ala. , Olowe a kol. , a Yurdakoek et al. . Vznikající rezistence ko-trimoxazolu a ciprofloxacinu z navazujících míst vyvolává vážné obavy, protože se jedná o preferovaná léčiva pro mnoho gramnegativních bakterií . Nejběžnějším mechanismem rezistence na ko-trimoxazol je získání plazmidem zprostředkovaných, variantních enzymů diaminopyrimidin-folátreduktázy . Nízká rezistence na amikacin a gentamycin může být způsobena menším užíváním těchto antibiotik v klinické praxi a / nebo veterinárním lékařství. Rostoucí trend rezistence u všech izolátů (celkem a fekální koliformní bakterie) po směru chodu potvrzuje skutečnost, že likvidován antibiotiky, může být zapít vodou zdrojů a nahromaděné navazujících zejména během období dešťů, což představuje vysokou odolnost.
rozdíly v profilech rezistence v této environmentální studii jasně odrážejí rozdíly v tlaku výběrového řízení ve zkoumaných lokalitách/oblastech. Vyšší úroveň rezistence na antibiotika mezi koliformních bakterií z midstream a navazující lokality Ghanský společenství je znepokojující, protože většina obyvatel vykoupat, umýt oblečení, a dokonce i zlikvidovat lidské odpadních vod do vodních zdrojů na střední proud a navazujících lokalit, zatímco někteří obyvatelé a nonoccupants použití těchto vodních zdrojů pro pitné a/nebo pro domácí účely. V Mangalore, uvádí se, že neošetřené nebo částečně upravené domácí odpadní vody se uvolňují do otevřených ústí řek, což představuje vysokou úroveň rezistence na antibiotika .
resistence je definována jako odolnost vůči všem testovaným antibiotikům v nejméně dvou ze tří následujících tříd: laktamy, aminoglykosidy a chinolony . Znaky rezistence vůči více léčivům (MDR) izolátů byly identifikovány pozorováním vzoru rezistence izolátů vůči antibiotikům. Index MAR izolátu je definován jako A / b, kde a představuje počet antibiotik, kterým byl izolát rezistentní, a b představuje počet antibiotik, kterým byl izolát vystaven . Analýza Mar indexu ukazuje, že třicet multirezistentních kmenů E. coli mělo velmi vysokou hodnotu Mar indexu (>0.2). Vysoký index MAR zaznamenaný v této studii souvisí se skutečností, že vodní zdroje mohly být vysoce kontaminovány antibiotiky kvůli vysokému využití těchto chemikálií v okolních oblastech různých vodních zdrojů. To je v souladu s Tambekar et al.zpráva, která uvádí, že bakterie pocházející z prostředí, kde se používá několik antibiotik, obvykle produkují MAR index vyšší než 0,2. MAR indexování pod 0.2 stanoveno v této studii bylo ve skutečnosti pod nelogickou hodnotou rizikové kontaminace . Vzorky, které přinesly MAR indexování nad 0,2, však naznačovaly vysoké riziko kontaminace. Rozdíl v indexování MAR v různých vodních zdrojích naznačil dopad urbanizace na úroveň rezistence vůči antibiotikům.
mikrobiologická kvalita různých analyzovaných vodních zdrojů byla nízká, protože byly izolovány různé bakteriální kmeny s různou frekvencí. Ve větší míře byly zjištěny rozdíly ve frekvencích rezistence na antibiotika u E. coli kmenů z různé zdroje vody tak, že některé kmeny E. coli jsou vysoce rezistentní na cefotaxim, kyselina nalidixová, nitrofurantoin, gentamicin, amikacin, ciprofloxacin a co-trimoxazolu. Rozdíly v antibiotických kmenech různých vodních zdrojů by mohly odrážet specifické použití antibiotik kolem specifikovaného zdroje. Vysoká prevalence penicilin a chloramfenikol odpor zaznamenány představuje vážný problém veřejného zdraví, protože tyto antibiotika stát méně šance na vyléčení infikovaných pacientů, kteří používají průzkumu vodní zdroje jako pitná voda nebo pro domácí účely. Rostoucí prevalence rezistence v izolátech, zejména lidského původu, může mít důležitý terapeutický důsledek, který vyžaduje opatrnost při nerozlišujícím používání antibiotik u lidí. Téměř všech 97 kmenů E.coli však bylo citlivých na některá antibiotika, jmenovitě nitrofurantoin (93.8%), následuje cefotaxim a amikacin (91.75%), gentamicin (90.7%), kyselina nalidixová (89.65%), ciprofloxacin (74.2%), chloramfenikol (69.07%), pipemidic kyseliny (65.97%), a konečně tím, cefuroxim (52.58%).
Vysoké a nízké MAR hodnoty indexu byly zaznamenány ve studii, která udává úroveň rizika kontaminace vzorku, vodní zdroje, které vyžadují více restriktivní politiky na likvidaci lidské/zvířecí sewages a koupání/mytí v nebo v blízkosti vodních ploch. A konečně, pravidelné sledování antibiotické citlivosti vodních zdrojů je důležité, aby detekovat jakékoliv měnící se vzory, které mohou nastat v budoucnu, s cílem udržet krok s měnící se vzory pro lepší léčebná opatření nebo politiky, formulaci a realizaci.
dostupnost dat
údaje použité na podporu zjištění této studie jsou k dispozici od příslušného autora na vyžádání.
střet zájmů
autoři prohlašují, že nemají žádný střet zájmů.
Poděkování
autorů upřímné uznání jde na zaměstnance Oddělení Mikrobiologie v Noguchi Memorial Institute for Medical Research, University of Ghana, za jejich pomoc během laboratorní analýzy naší práce. Autoři také chtěli uznat obrovské zdroje získané z práce „radiační citlivost a molekulární charakterizace voděodolné multirezistentní Escherichia coli“ směrem k této práci.