Utbredelsen Av Multiresistente Escherichia coli Isolert fra Drikkevannskilder

Abstract

kontrollen av smittsomme sykdommer er sterkt truet av økningen i antall mikroorganismer som er resistente mot antimikrobielle midler. Dette skyldes at infeksjoner forårsaket av resistente mikroorganismer ofte ikke reagerer på konvensjonell behandling, noe som resulterer i langvarig sykdom og større risiko for død. Antimikrobielle resistente bakterier finnes også i ulike vannkilder. Denne studien søkte derfor å dokumentere mikrobiologisk kvalitet og antibiogrammer av bakterielle isolater (E. coli-stammer) fra seks forskjellige vannkilder for å bestemme deres sikkerhet for konsum og å gi oppdaterte antibiotiske data for pragmatisk behandling av pasienter. Bakterieisolering og identifisering ble gjort VED HJELP AV API og konvensjonelle metoder. Sensitivitetstesting av antibiotika ble utført Ved Hjelp Av Kirby-Bauer-metoden. Resultatene viste at alle vannkildene som ble testet var av dårlig kvalitet. Bakterier isolert inkludert 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%), pipemidinsyre (65,97%) og cefuroksim (52,58%). Seksti-tre prosent (63%) av multiresistente e. coli-stammer registrerte en multiple antibiotikaresistens (MAR) indeksverdi >0.2. De følsomme antibiotika, spesielt nitrofurantoin, anbefales derfor i den praktiske behandlingen av vannbårne bakteriesykdommer.

1. Introduksjon

Antibiotika er uten tvil den mest vellykkede formen for kjemoterapi utviklet i det 20 .århundre og redder utallige menneskeliv hver dag. Fremveksten av antibiotikaresistente bakterier begrenser den kliniske bruken av antibiotika, og etter hvert som resistente bakterier blir mer utbredt, er det økende bekymring for at eksisterende antibiotika vil bli ineffektive mot disse patogenene og dyrere .Antibiotikaresistente gener som gir resistens mot et bredt spekter av antibiotika, har blitt identifisert i et stort utvalg av vannmiljøer, inkludert drikkevann i både utviklede og utviklingsland . Hovedrisikoen for folkehelsen er at resistensgener overføres fra miljøbakterier til humane patogener. Potensialet av drikkevann for å transportere mikrobielle patogener til et større antall mennesker, forårsaker påfølgende sykdom, er godt dokumentert i land på alle nivåer av økonomisk utvikling . Videre er tilgjengeligheten av trygt drikkevann en uunnværlig funksjon for å forebygge epidemisk sykdom og forbedre livskvaliteten . Ifølge Verdens Helseorganisasjon er 80% av alle sykdommer tilskrevet usikkert vann . Spesielt utviklingsland er plaget av vannrelaterte sykdommer som diare, som står for 10% av sykdomsbyrden i slike land .Escherichia coli er medlem av feacal coliformer som forurenser drikkevann fra mennesker og dyr feacal avfall. E. coli har vært den fremste indikatoren for fekal forurensning i overvåking av vannkvalitet i mange tiår. Under regn, disse koliforme kan vaskes i bekker, elver, bekker, innsjøer, eller grunnvann. Ubehandlet drikkevann som kommer fra disse kildene inneholder koliformer, inkludert E. coli.

E. coli har også vist seg å være et betydelig reservoar av gener som koder for antimikrobiell resistens og er derfor en nyttig indikator for resistens i bakterielle samfunn . Selv om det er flere studier som vurderer multidrugsresistens (MDR) I e. coli-populasjoner av animalsk opprinnelse, har det ikke vært mye arbeid på økologien TIL MDR . SPREDNINGEN AV MDR i miljøer der antibiotika ikke brukes, er en mulighet som ennå ikke er godt undersøkt, selv om det har blitt postulert at vann kan formidle antimikrobiell resistens . Målet med denne studien er å bestemme antibiotikasensitivitetsmønsteret og den multiple antibiotikaresistensindeksen for E. coli-stammer isolert fra seks drikkevannskilder under bakteriologisk overvåking over et år.

2. Materialer og Metoder

2.1. Prøveinnsamlingssteder

etter flere foreløpige besøk til ulike samfunn i distriktene ble 57 prøvetakingssteder bestående av seks forskjellige vannkilder som inkluderer dammer, borehull, strømkilder, elver, kanaler og håndgravde brønner i 27 samfunn valgt. Det ble tatt prøver fra steder som var representative for vannkilder og / eller distribusjonsnett hvorfra vann leveres til innbyggerne og / eller brukssteder basert primært på faktorer som befolkning og bruksgrad eller nivå av beskyttelse av vann fra disse kildene. De fleste samfunn er dominert av bønder. Hvert samfunn valgt hadde minst et borehull eller en strøm som de viktigste kildene til vann for innbyggerne.

2.2. Site Observation Details

før vannprøvetaking ble det gjort viktige observasjoner rundt prøvetakingsstedene. Disse observasjonene inkluderte de sanitære forholdene samt mulige forurensningskilder, noe som kunne påvirke vannkvaliteten fra kildene som ble samplet.Feltoppføringer for følgende miljøfaktorer ble også registrert: vannklarhet /turbiditet( visuell klarhet i vannet, dvs. blader, rusk og alger), værforhold (temperatur, vind og nedbør), tilstedeværelse av dyr (fugler/ender) og andre kommentarer (f.eks. systemproblemer, dvs. desinfeksjon/filtreringsutstyr og fekal ulykker).

2.3. Prøvestørrelse og Samplingsfrekvens

totalt hundre tjueto vannprøver ble samlet inn for vurdering mellom juni 2011 Og Mai 2012. Prøveinnsamlingsperioden strakte seg over De to sesongene I Ghana, det vil si de tørre og regnfulle årstidene. Alle prosedyrer for prøvetaking og konservering av vann ble utført I Henhold Til Standardmetoder for undersøkelse av vann og avløpsvann og WHOS retningslinjer for drikkevannskvalitet . Prøvetaking for bakteriologisk analyse ble gjort aseptisk med forsiktighet, noe som sikrer ingen ekstern kontaminering av prøver. Alle prøvene ble transportert til laboratoriet innen 2 timer.

2.4. Bakterieisolering og Identifikasjon

Alle Gram-positive organismer ble identifisert ved konvensjonelle metoder som Gram flekk, positiv katalase, rørkoagulase, Deoksyribonukleaser (DNAse) test, og så videre, mens ET API 20E-sett ble brukt til å identifisere Den Gram-negative organismen. E. coli stamme 25922 ble brukt som positiv kontroll for E. coli isolater.

2.5. Antibakteriell Følsomhetstesting av E. coli

hvert av isolatene (E. coli) ble utsatt for antibiotisk følsomhetstesting ved Hjelp Av Kirby-Bauer-metoden som er standardisert og evaluert av metodene Fra National Committee for Clinical Laboratory Standards . Isolater dyrket over natten På Næringsagar ble suspendert i steril normal saltvann (0.9% w / v NaCl) ved hjelp av en steril trådsløyfe til turbiditeten var ekvivalent med 0.5 Mcfarland-standarder. Sterile ikke-toksiske bomullspinner dyppet i den standardiserte inokulaen ble brukt til å strekke hele overflaten Av Mueller-Hinton agarplater. E. coli-isolater ble deretter testet mot fjorten antibiotika som følger: ampicillin (10 µg), pipemidic syre (20 ug), kloramfenikol (30 µg), ciprofloxacin (5 µg), co-trimoxazole (25 µg), erytromycin (15 µg), nitrofurantoin (300 µg), penicillin (10 IU), cefuroksim (30 µg), cefotaksim (30 µg), nalidixic acid (30 µg), amikacin (30 µg), tetracyclin (30 µg) og gentamicin (10 µg). Antibiotiske disker ble aseptisk plassert ved hjelp av sterile tang, og alle plater ble inkubert (Gallenkamp England, modell ih-150) ved 37°C i 24 timer . Resultatene ble tolket VED HJELP AV NCCLS .

3. Resultater

Resultater Fra Tabell 1 viser at totalt fem hundre og tyve bakterielle isolater (520) ble oppnådd i studietiden. Et betydelig antall av isolatene (305) som representerer 58,65% av totalen ble oppnådd i tørketiden, mot (205) som representerer 41,35% i regntiden.

Results from Table 3 reveal the antibiotic susceptibility profile of the E. coli strains. Alle stammene ble testet mot 14 forskjellige antibiotika, ved Hjelp Av Kirby–Bauer disc diffusion, standardisert og evaluert av metodene Fra National Committee for Clinical Laboratory Standards . Tabell 3 viser At e. coli-stammer var mest resistente mot penicillin (32) som representerte 32,99%, etterfulgt av cefuroksim (28) som representerte 28%, erytromycin (23) som representerte 23,71%, tetracyklin (21) som representerte 21,45%, kloramfenikol (18) som representerte 18,65%, pipemidinsyre (13) som representerte 13,40% og ampicillin (11) som representerte 11,32%. Syv av de fjorten antibiotika hadde ti eller mindre antall isolater som viste resistens. Fire isolater som representerte 4,12% var resistente mot hvert av følgende antibiotika: cefotaxim, nalidixinsyre og nitrofurantoin. Dette ble etterfulgt av gentamicin (5) som representerer 5,15%, amikacin (7) som representerer 7,2%, ciprofloksacin (8) som representerer 8,5%, og til slutt trimoksazol (8) som representerer 8,5%. Tabell 3 viser At e. coli-stammer var mest følsomme/følsomme for nitrofurantoin (91) som representerte 93,8%, og dette ble etterfulgt av cefotaksim og amikacin (89) som representerte 91.75%, gentamicin (88) representerer 90,7%, nalidixinsyre (87) representerer 89,65%, ciprofloksacin (72) representerer 74,2%, kloramfenikol (67) representerer 69,07%, pipemidinsyre (64) representerer 65,97%, og cefuroksim (CXM) (51) representerer 52,58%. Fire av de fjorten antibiotika hadde femti eller mindre antall isolater som viste resistens. De var penicillin (14), tetracyklin (29), ampicillin (45) og erytromycin (50).

Analysis of multiple drug resistance of E. coli-isolater fra vannkildene viser at førtiåtte isolater som representerer stor prosentandel (49,48%) Av E. coli-isolater viste motstand mot to eller flere antibiotika, og dermed klassifisert som multidrugsresistens. Dette skaper et stort folkehelseproblem.

4. Diskusjon

Tilstedeværelsen Av E. coli i de ulike vannkildene kan utgjøre helsefare som diare sykdommer som utgjør en betydelig grad av sykelighet og dødelighet hos voksne og barn . Kontroll av diare kan kreve administrering av antibiotika. Likevel er flere Stammer Av E. coli kjent for å være resistente mot et bredt spekter av antibiotika . Flere antibiotikaresistanser refererer til resistens mot enten to eller flere klasser av antibiotika. De flere antibiotikaresistansene Av E. coli som er etablert i denne studien, er enige med andre funn . Stammer Av E. coli Og Salmonella spp. sto for flere utbrudd i Usa og over hele verden, delvis på grunn av resistens mot kloramfenikol, ampicillin og trimetoprim .frekvensen av penicillinresistens i den nåværende studien var høy blant isolatene sammenlignet med kloramfenikol og ampicillinresistens observert i isolatene oppnådd fra de forskjellige vannkildene. Dette kan skyldes bruk av billige antibiotika i Det Ghanesiske samfunnet eller kan skyldes produksjon av beta-laktamase enzymer. E. coli-resistens mot ampicillin ble observert ved Ç. al. Et al. , Og Yurdakoek et al. . Den fremvoksende co-trimoxazol-og ciprofloxacinresistensen fra nedstrømssteder er av alvorlig bekymring, da disse er de foretrukne legemidlene for Mange Gram-negative bakterier . Den vanligste mekanismen for resistens mot co-trimoxazol er oppkjøpet av plasmid-medierte, variant diaminopyrimidinfolatreduktase enzymer . Lav resistens mot amikacin og gentamycin kan skyldes mindre bruk av disse antibiotika i klinisk praksis og / eller veterinærmedisin. Den stigende trenden av resistens i alle isolatene (totale og fekale koliformer) fra oppstrøms til nedstrøms bekrefter det faktum at disponerte antibiotika kan ha blitt vasket ned vannkildene og akkumulert nedstrøms, spesielt i regntiden, og regner med den høye motstanden.

forskjellene i motstandsprofiler i denne miljøstudien gjenspeiler klart forskjellene i utvalgsprosedyretrykket i de undersøkte stedene / områdene. Det høyere nivået av resistens mot antibiotika blant koliformer av midtstrøms og nedstrøms steder I Ghanesiske samfunn er bekymringsfullt siden de fleste innbyggerne tar bad, vasker klær og til og med disponerer menneskelig kloakk i vannkilder på midtstrøms og nedstrøms steder mens noen beboere og nonoccupants bruker disse vannkildene til drikking og/eller husholdningsformål. I Mangalore er det rapportert at ubehandlet eller delvis behandlet husholdningsavløp slippes ut i åpne elvemunninger som står for det høye nivået av antibiotikaresistens .

Multidrugresistens er definert som resistens mot alle de testede antibiotika i minst to av følgende tre klasser: laktamer, aminoglykosider og kinoloner . Multidrug resistance (MDR) tegn av isolatene ble identifisert ved å observere resistensmønsteret av isolatene til antibiotika. MAR-indeksen for et isolat er definert som a / b, hvor a representerer antall antibiotika som isolatet var resistent mot og b representerer antall antibiotika som isolatet ble utsatt for . MAR-indeksanalysen viser at tretti av de multiresistente e. coli-stammene hadde en meget høy mar-indeksverdi (> 0.2). DEN høye mar-indeksen som er registrert i denne studien, relaterer det faktum at vannkildene kan ha vært svært forurenset med antibiotika på grunn av den høye bruken av disse kjemikaliene i de omkringliggende områdene av de ulike vannkildene. Dette er i samsvar Med Tambekar et al.s rapport som sier at bakterier som stammer fra et miljø der flere antibiotika brukes vanligvis produsere MAR indeks større enn 0,2. MAR indeksering under 0.2 bestemt i denne studien var faktisk under den ulogiske verdien av risikoforurensning . Imidlertid viste prøver som ga MAR-indeksering over 0.2 høy risiko for forurensning. Forskjellen I MAR-indeksering i de forskjellige vannkildene indikerte virkningen av urbanisering på antibiotikaresistensnivåer.Den Mikrobiologiske kvaliteten på de ulike vannkildene som ble analysert var lav da forskjellige bakteriestammer ble isolert med forskjellige frekvenser. I større grad ble forskjeller i antibiotikaresistensfrekvenser påvist I E. coli stammer fra forskjellige vannkilder, slik at Noen e. coli stammer var svært resistente mot cefotaksim, nalidixinsyre, nitrofurantoin, gentamicin, amikacin, ciprofloksacin og trimetrimoksazol. Forskjellene i antibiotikastammer av de forskjellige vannkildene kan gjenspeile den spesifikke bruken av antibiotika rundt den angitte kilden. Den høye forekomsten av penicillin og kloramfenikolresistens registrert utgjør en alvorlig folkehelseproblem siden disse antibiotika har mindre sjanse for å kurere infiserte pasienter som bruker de undersøkte vannkildene som drikkevann eller til husholdningsbruk. Faktisk kan den økende forekomsten av resistens i isolatene, spesielt av menneskelig opprinnelse, ha en viktig terapeutisk implikasjon som krever forsiktighet ved vilkårlig bruk av antibiotika på mennesker. Imidlertid var nesten alle De 97 stammene Av E. coli utsatt for noen antibiotika, nemlig nitrofurantoin (93.8%), etterfulgt av cefotaksim og amikacin (91,75%), gentamicin (90,7%), nalidixinsyre (89,65%), ciprofloksacin (74,2%), kloramfenikol (69,07%), pipemidinsyre (65,97%) og til slutt cefuroksim (52,58%).Høye og lave mar-indeksverdier ble registrert i studien, noe som indikerer risikoen for forurensning av de samplede vannkildene, som krever mer restriktive retningslinjer for avhending av kloakk fra mennesker/dyr og bading/vasking i eller nær vannlegemer. Til slutt er periodisk overvåking av antibiotisk følsomhet av vannkildene av betydning for å oppdage eventuelle endrede mønstre som kan oppstå i fremtiden for å holde tritt med slike endrede mønstre for bedre kurative tiltak eller politikkutforming og implementering.

Datatilgjengelighet

dataene som brukes til å støtte funnene i denne studien, er tilgjengelige fra den tilsvarende forfatteren på forespørsel.

Interessekonflikter

forfatterne erklærer at de ikke har noen interessekonflikter.

Takk

forfatterens oppriktige takknemlighet går til ansatte Ved Institutt for Mikrobiologi Ved Noguchi Memorial Institute For Medical Research, University Of Ghana, for deres hjelp under laboratorieanalysen av vårt arbeid. Forfatterne ønsket også å anerkjenne de enorme ressursene som ble oppnådd fra avhandlingen «Strålingsfølsomhet og molekylær karakterisering Av vannbåren multidrugresistent Escherichia coli» mot dette arbeidet.