飲料水源から単離された多剤耐性大腸菌の有病率

概要

抗菌剤に耐性のある微生物の数の増加により、感染症の制御はひどく危 これは、耐性微生物によって引き起こされる感染症は、通常の治療に応答しないことが多く、長期の病気および死亡のリスクが高いためです。 抗菌耐性菌も様々な水源に存在しています。 したがって、本研究は、ヒトの消費に対する安全性を決定し、患者の実用的な治療のための最新の抗生物質データを提供するために、六つの異なる水源から 細菌の単離および同定は、ＡＰＩおよび従来の方法を用いて行った。 抗生物質感受性試験はＫｉｒｂｙ–Ｂａｕｅｒ法を用いて行った。 得られた結果は、試験されたすべての水源が低品質であることを示した。 単離された細菌には、大腸菌、Enterobacter sppが含まれていた。, 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.ることができる。）、ピペミジン酸（65.97％）、およびセフロキシム（52.58％）が挙げられる。 多剤耐性大腸菌株の六十から三パーセント（63％）は、複数の抗生物質耐性（MAR）指数値>0.2を記録しました。 敏感な抗生物質、特にnitrofurantoinは水上に浮かんだ細菌の病気の実用的な処置で、それ故に推薦されます。

1. はじめに

抗生物質は、間違いなく20世紀に開発された化学療法の最も成功した形態であり、毎日無数の人間の命を救います。 抗生物質耐性菌の出現は、抗生物質の臨床使用を制限し、耐性菌がより一般的になるにつれて、既存の抗生物質がこれらの病原体に対して無効になり、よ

多種多様な抗生物質に対する耐性を付与する抗生物質耐性遺伝子は、先進国および発展途上国の飲料水を含む広範囲の水環境で同定されている。 公衆衛生の主なリスクは、耐性遺伝子が環境細菌からヒト病原体に移されることである。 飲料水が微生物病原体をより多くの人々に輸送し、その後の病気を引き起こす可能性は、経済発展のあらゆるレベルの国で十分に文書化されています。 さらに、安全な飲料水の利用可能性は、流行病を予防し、生活の質を向上させるために不可欠な特徴です。 世界保健機関によると、すべての病気の80％が安全でない水に起因しています。 特に発展途上国は、そのような国の病気の負担の10％を占める下痢などの水関連疾患に悩まされています。大腸菌は、ヒトおよび動物のfeacal廃棄物から飲料水を汚染するfeacal大腸菌群のメンバーです。

大腸菌は、ヒトおよび動物のfeacal廃棄物から飲料水を汚染する。

大腸菌は、ヒトおよび動物のfeacal廃棄物から飲料水 大腸菌は、何十年もの間、水質モニタリングにおける糞便汚染の最も重要な指標となってきました。 降雨時には、これらの大腸菌群は、小川、河川、河川、湖、または地下水に洗浄することができます。 これらの源から来る未処理の飲料水はE.coliを含む大腸菌を含んでいます。

E. 大腸菌はまた、抗菌薬耐性をコードする遺伝子の重要な貯蔵所であることが示されており、したがって、細菌群集における耐性の有用な指標である。 動物起源の大腸菌集団における多剤耐性（MDR）を評価するいくつかの研究があるが、MDRの生態学についてはあまり研究が行われていない。 抗生物質が使用されていない環境へのMDRの広がりは、水が抗菌耐性を広める可能性があると仮定されているが、まだ十分に研究されていない可能性 本研究の目的は，年間にわたる細菌学的モニタリング中に六つの飲料水源から単離された大腸菌株の抗生物質感受性パターンと複数の抗生物質耐性指数を決定することである。

2. 材料および方法

2.1. サンプル収集サイト

地区の様々なコミュニティへのいくつかの予備訪問の後、57のコミュニティのダム、ボーリングホール、河川源、河川、運河、手掘り井戸を含む六つの異なる水源からなる27のサンプリングサイトが選択されました。 サンプルは、主に人口や使用量の程度、またはこれらのソースからの水の後援のレベルなどの要因に基づいて、水が住民および/または使用ポイントに配 コミュニティのほとんどは農家によって支配されています。 選択された各コミュニティは、住民のための主要な水源として、少なくともボアホールまたはストリームを持っていました。

2.2. サイト観測の詳細

水のサンプリングに先立って、サンプリングサイトの周りに重要な観測が行われました。 これらの観察には、サンプリングされたソースからの水質に影響を与える可能性のある汚染源と同様に、衛生条件が含まれていました。

以下の環境要因のフィールド記録も記録されました：水の透明度/濁度（水中の視覚的な透明度、すなわち、葉、破片、藻類）、気象条件（温度、風、降雨）、動物の存在（鳥/アヒル）、そ2.3.

サンプルサイズとサンプリング周波数

2011年から2012年にかけて、合計百二十から二の水サンプルが評価のために収集されました。 サンプル収集期間はガーナの二つの季節、すなわち乾季と雨季にまたがっていた。 すべての水のサンプリングと保存手順は、水と排水の検査のための標準的な方法と飲料水の品質のためのWHOガイドラインに従って行われました。 細菌学的分析のためのサンプリングは、サンプルの外部汚染を確実にしないように注意して無菌的に行われた。 すべてのサンプルを2時間以内に実験室に輸送した。2.4.

細菌の単離および同定

すべてのグラム陽性生物は、グラム染色、陽性カタラーゼ、チューブコグラーゼ、デオキシリボヌクレアーゼ（DNAse）試験などの従来の方法に Ｅ．ｃｏｌｉ株２ ５ ９ ２ ２を、Ｅ．ｃｏｌｉ単離株の陽性対照として使用した。2.5.

大腸菌の抗菌感受性試験

分離株のそれぞれ（E. ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｆｏｒ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｓｔａｎｄａｒｄｓの方法によって標準化および評価されているＫｉｒｂｙ−Ｂａｕｅｒ法を使用して抗生物質感受性試験を行った。 栄養寒天上で一晩増殖させた単離物を、濁度が0.5Mcfarland標準と同等になるまで、滅菌ワイヤループを使用して滅菌正常生理食塩水（0.9％w/v NaCl）に懸濁した。 標準化された接種器に浸漬した滅菌非毒性綿棒を用いて，Ｍｕｅｌｌｅｒ–Ｈｉｎｔｏｎ寒天プレートの表面全体を縞状にした。 E. 次に、アンピシリン（10μ g）、ピペミジン酸（20μ g）、クロラムフェニコール（30μ g）、シプロフロキサシン（5μ g）、コトリモキサゾール（25μ g）、エリスロマイシン（15μ g）、ニトロフラントイン（300μ g）、ペニシリン（10IU）、セフロキシム（30μ g）、セフォタキシム（30μ g）、ナリジキシン酸（30μ g）、セフォタキシム（30μ g）、ナリジキシン酸（30μ g）、セフォタキシム（30μ g）、セフォタキシム（30μ g）、セフォタキシム（30μ g）、セフォタキシム（30μ g）、セフォタキシム（30μ g）、セフォタキシム（30μ g）、セフォタキシム（30μ g）、セフォタキシム（30μ g）、およびゲンタマイシン（１ ０μ ｇ）を含む。 抗生物質ディスクを滅菌鉗子を用いて無菌的に配置し、すべてのプレートを３ ７℃で２ ４時間インキュベートした（Ｇａｌｌｅｎｋａｍｐ Ｅｎｇｌａｎｄ、モデルＩ Ｈ−１ ５ ０）。 結果はＮＣＣＬＳを用いて解釈した。

3. 結果

表1からの結果は、研究期間中に合計五百二十細菌分離株（520）が得られたことを示しています。 総の58.65%を表す分離株(305)のかなりの数は、雨季に41.35%を表す(205)に対して、乾季に得られました。

水のサンプルで最も一般的に発生する生物はKlebsiella sppでした。 (104)は、得られた分離株の総数の20%を表す。 Klebsiella sppの最大数。 (18)は乾季には河川水源から単離され、雨季には河川から最も低い(1)であった。 次に最も発生する生物は大腸菌（97）であり、全細菌分離株の18.7％を占めていた。 これに続いて緑膿菌（15.61％）、Enterobacter sppが続いた。 15.4％）、尋常性プロテウス（13.1％）、およびEnterococcus faecali（9.2％）。 最も単離されていない生物は、コレラ菌（1.2％）と赤痢菌sppであった。 (1.2%). コレラ菌は河川，ボアホール，手掘り井戸，ダム水源の四つの水源で単離された。 ストリーム、ボアホール、ダム水源の3つで単離された。

細菌学的分析のために合計百二十から二の水サンプルを収集した。 表２からの結果は、試験期間中に９ ７のｅ．ｃｏｌｉ株が単離されたことを示す。 59.79％を表す五十から八株は、雨季に40.21％を表す三十から九に対して、乾季に単離されました。 単一の水源から単離された株の最大数は、ダム（28）から29％を表すものであった。 これに続いて、河川水源（26）が27％、手掘り井戸（24）が25％、ボアホール水源（11）が11％であった。 河川水源は、孤立した株（2）が2％を表し、次いで運河水源（6）が6％を表す最も少ない数を生産した。 雨季の間に最も高い分離株は、ダム（12）から得られ、続いて河川水源（10）および手掘り井戸（10）から得られた。 乾季の間の分離株の最も高い数は、ダム（16）から得られ、続いて河川水源（17）から得られた。 雨季の間の分離株の最小数は、運河（3）に続いてボアホール水源（4）から得られた。 河川水源から大腸菌株は単離されなかった。 乾季の間の分離株の最小数は、川（2）に続いて運河の水源（3）から得られた。

Results from Table 3 reveal the antibiotic susceptibility profile of the E. coli strains. 全ての株を、Ｋｉｒｂｙ−Ｂａｕｅｒ ｄｉｓｃ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎを使用して１ ４種類の抗生物質に対して試験し、標準化し、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｆｏｒ Ｔｈｅ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｓｔａｎｄａｒｄｓの方法によって評価した。 表3は、大腸菌株がペニシリン（32）が32.99％を表し、セフロキシム（28）が28％を表す、エリスロマイシン（23）が23.71％を表す、テトラサイクリン（21）が21.45％を表す、クロラムフェニコール（18）が18.65％を表す、ピペミド酸（13）が13.40％を表す、アンピシリン（11）が11.32％を表すことを示している。 １ ４種の抗生物質のうち７種は抵抗性を示す１ ０以下の分離株であった。 4.12％を表す四つの分離株は、次の抗生物質のそれぞれに耐性であった：セフォタキシム、ナリジックス酸、およびニトロフラントイン。 これに続いて、ゲンタマイシン（5）が5.15％、アミカシン（7）が7.2％、シプロフロキサシン（8）が8.5％、最終的にコトリモキサゾール（8）が8.5％を表した。 表3は、大腸菌株が93.8％を表すニトロフラントイン（91）に対して最も感受性/感受性であり、これに続いてセフォタキシムおよびアミカシン（89）が91を表すことを示している。75％、ゲンタマイシン（88）が90.7％、ナリジキシン酸（87）が89.65％、シプロフロキサシン（72）が74.2％、クロラムフェニコール（67）が69.07％、ピペミド酸（64）が65.97％、セフロキシム（CXM）（51）が52.58％を表す。 抗生物質のうち四つは抵抗性を示す分離株の数が五十以下であった。 それらは、ペニシリン（14）、テトラサイクリン（29）、アンピシリン（45）、およびエリスロマイシン（50）であった。

Analysis of multiple drug resistance of E. 水源からの大腸菌の分離株は、大腸菌の分離株の大部分（49.48％）を表す四十から八分離株は、このように多剤耐性として分類され、二つ以上の抗生物質に対 これは、巨大な公衆衛生上の懸念を作成します。

4. 議論

様々な水源における大腸菌の存在は、成人および小児におけるかなりの程度の罹患率および死亡率を説明する下痢性疾患などの健康上の危険性を綴る可能性がある。 下痢の制御は抗生物質の管理を要求するかもしれません。 それにもかかわらず、大腸菌のいくつかの株は、抗生物質の広い配列に耐性であることが知られています。 複数の抗生物質耐性は、2つ以上のクラスの抗生物質に対する耐性を指す。 本研究で確立された大腸菌の複数の抗生物質耐性は他の知見と一致した。 Ｅ．ｃｏｌｉおよびＳａｌｍｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ． クロラムフェニコール、アンピシリン、およびトリメトプリムに対する耐性のために、米国および世界中でいくつかの発生を占めていた。

本研究におけるペニシリン耐性の頻度は、様々な水源から得られた分離株で観察されたクロラムフェニコールおよびアンピシリン耐性と比較して、分離株 これはガーナのコミュニティの安価な抗生物質の全体的な使用が原因であるか、またはベータlactamaseの酵素の生産が原因であるかもしれません。 アンピシリンに対する大腸菌耐性はÇelebi etによって観察された。 アル Ｏｌｏｗｅら、ｏｌｏｗｅ ｅ ｔ ａ ｌ． およびＹｕｒｄａｋｏｅｋ ｅ ｔ ａ ｌ． . 下流の場所からの出現のco trimoxazoleおよびciprofloxacinの抵抗は深刻な心配これらが多くのグラム陰性の細菌のための好まれた薬剤であるので、です。 コトリモキサゾールに対する耐性の最も一般的なメカニズムは、プラスミドを介した変異型ジアミノピリミジン葉酸レダクターゼ酵素の獲得である。 アミカシンおよびゲンタマイシンに対する低耐性は、臨床診療および/または獣医学におけるこれらの抗生物質の使用が少ないためである可能性があ 上流から下流までのすべての分離株（総および糞便大腸菌群）における抵抗性の上昇傾向は、処分された抗生物質が水源を洗い流され、特に雨季に下流に蓄積された可能性が高い抵抗性を占めているという事実を確認している。

この環境研究における抵抗プロファイルの違いは、調査されたサイト/エリアにおける選択手順圧力の違いを明確に反映しています。 ガーナのコミュニティの中流および下流のサイトの大腸菌群の中で抗生物質に対する耐性の高いレベルは、ほとんどの住民が入浴し、服を洗い、中流およ マンガロールでは、未処理または部分的に処理された国内下水が抗生物質耐性の高いレベルを占める開放河口に放出されることが報告されている。

多剤耐性は、ラクタム、アミノグリコシド、およびキノロンの三つのクラスの少なくとも二つの試験された抗生物質に対する耐性として定義されます。

分離株の多剤耐性（ＭＤＲ）特性を，分離株の抗生物質に対する耐性パターンを観察することによって同定した。 単離物のＭＡＲ指数は、ａ／ｂとして定義され、ここで、ａは、単離物が耐性であった抗生物質の数を表し、ｂは、単離物が曝露された抗生物質の数を表す。 MARインデックス分析は、多剤耐性大腸菌株の三十は非常に高いMARインデックス値を持っていたことを明らかにした（>0.2）。 本研究で記録された高いMAR指数は、様々な水源の周辺地域でこれらの化学物質が高い使用のために、水源が抗生物質で高度に汚染されている可能性があるという事実を関連させている。 これはTambekar et al.いくつかの抗生物質が使用されている環境に由来する細菌は、通常、0.2より大きいMAR指数を生成すると述べているの報告書。 0円以下のマロニエ。この研究で決定された2は、実際にはリスク汚染の非論理的な値を下回っていました。 しかし、0.2を超えたサンプルは汚染の危険性が高いことを示した。 水源の違いは、都市化が抗生物質耐性レベルに及ぼす影響を示していた。

分析された様々な水源の微生物学的品質は、多様な細菌株が異なる頻度で単離されたため、低かった。 より大きな程度まで、抗生物質耐性の頻度の差がEで検出された。 いくつかの大腸菌株は、セフォタキシム、ナリジキシン酸、ニトロフラントイン、ゲンタマイシン、アミカシン、シプロフロキサシン、およびコトリモキサゾールに非常に耐性であったような異なる水源からの大腸菌株。 様々な水源の抗生物質株の違いは、指定された水源の周りの抗生物質の特定の使用を反映している可能性があります。 記録されたペニシリンおよびクロラムフェニコール抵抗性の高い有病率は、これらの抗生物質が飲料水として、または家庭用の目的のために調査された水源を使用する感染した患者を治癒する可能性が低いため、深刻な公衆衛生上の懸念を提起する。 実際、特にヒト起源の分離株における抵抗性の有病率の増加は、ヒトに対する抗生物質の無差別な使用に注意を要する重要な治療上の含意を有する しかし、大腸菌のほぼすべての97株は、いくつかの抗生物質、すなわち、ニトロフラントイン（93に感受性であった。シプロフロキサシン（74.2％）、クロラムフェニコール（69.07％）、ピペミジン酸（65.97％）、そして最後にセフロキシム（52.58％）が続きます。

高および低MAR指数値は、サンプリングされた水源の汚染のリスクのレベルを示し、人間/動物の下水道の処分および水域内または水域の近くの入浴/洗 最後に、水源の抗生物質感受性の定期的なモニタリングは、より良い治癒措置または政策の策定および実施のために、このような変化するパターンに

データの可用性

この研究の調査結果をサポートするために使用されるデータは、要求に応じて対応する著者から入手可能です。

利益相反

著者は、利益相反がないことを宣言します。

謝辞

著者の心からの感謝は、私たちの仕事の実験室分析中に彼らの支援のために、ガーナ大学野口記念医学研究所の微生物学部門のスタッ 著者らはまた、この研究に向けて、論文”放射線感受性と水媒介多剤耐性大腸菌の分子特性評価”から得られた膨大な資源を認識したかった。