- rezumat
- 1. Introducere
- 2. Materiale și metode
- 2.1. Site-uri de colectare a probelor
- 2.2. Detalii privind observarea sitului
- 2.3. Dimensiunea eșantionului și frecvența de eșantionare
- 2.4. Izolarea și identificarea bacteriilor
- 2.5. Testarea susceptibilității antibacteriene A E. coli
- 3. Rezultate
- 4. Discuție
- disponibilitatea datelor
- conflicte de interese
- mulțumiri
rezumat
controlul bolilor infecțioase este grav pus în pericol de creșterea numărului de microorganisme rezistente la agenți antimicrobieni. Acest lucru se datorează faptului că infecțiile cauzate de microorganisme rezistente nu răspund adesea la tratamentul convențional, ducând la boli prelungite și la un risc mai mare de deces. Bacteriile rezistente la antimicrobiene sunt, de asemenea, prezente în diferite surse de apă. Prin urmare, acest studiu a urmărit să documenteze calitatea microbiologică și antibiogramele izolatelor bacteriene (tulpini de E. coli) din șase surse diferite de apă pentru a determina siguranța acestora pentru consumul uman și pentru a furniza date actualizate despre antibiotice pentru tratamentul pragmatic al pacienților. Izolarea și identificarea bacteriilor s-a făcut folosind API și metode convenționale. Testarea sensibilității la antibiotice a fost efectuată utilizând metoda Kirby–Bauer. Rezultatele obținute au indicat că toate sursele de apă testate au fost de calitate slabă. Bacteriile izolate au inclus 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%), acid pipemidic (65,97%) și cefuroximă (52,58%). Șaizeci și trei la sută (63%) din tulpinile de E. coli multidrog rezistente au înregistrat o valoare a indicelui rezistenței multiple la antibiotice (MAR) >0,2. Antibioticele sensibile, în special nitrofurantoina, sunt, prin urmare, recomandate în tratamentul practic al bolilor bacteriene pe bază de apă.
1. Introducere
antibioticele sunt, fără îndoială, cea mai de succes formă de chimioterapie dezvoltată în secolul 20 și salvează nenumărate vieți umane în fiecare zi . Apariția bacteriilor rezistente la antibiotice limitează utilizarea clinică a antibioticelor și, pe măsură ce bacteriile rezistente devin mai răspândite, există o îngrijorare din ce în ce mai mare că antibioticele existente vor deveni ineficiente împotriva acestor agenți patogeni și mai scumpe .
genele rezistente la antibiotice care conferă rezistență la o mare varietate de antibiotice au fost identificate într-o gamă largă de medii de apă, inclusiv apă potabilă atât în țările dezvoltate, cât și în cele în curs de dezvoltare . Principalul risc pentru sănătatea publică este că genele de rezistență sunt transferate de la bacteriile de mediu la agenții patogeni umani. Potențialul apei potabile de a transporta agenți patogeni microbieni către un număr mai mare de persoane, provocând boli ulterioare, este bine documentat în țările de la toate nivelurile de dezvoltare economică . În plus, disponibilitatea apei potabile sigure este o caracteristică indispensabilă pentru prevenirea bolilor epidemice și îmbunătățirea calității vieții . Potrivit Organizației Mondiale a sănătății, 80% din toate bolile sunt atribuite apei nesigure . Țările în curs de dezvoltare, în special, sunt afectate de boli legate de apă, cum ar fi diareea, care reprezintă 10% din povara bolii în aceste țări .
Escherichia coli este un membru al coliformelor feacale care contaminează apa potabilă din deșeurile feacale umane și animale. E. coli a fost cel mai important indicator al contaminării fecale în monitorizarea calității apei timp de mai multe decenii. În timpul precipitațiilor, aceste coliforme pot fi spălate în pâraie, râuri, pâraie, lacuri sau ape subterane. Apa potabilă netratată provenită din aceste surse conține coliforme, inclusiv E. coli.
E. coli s-a dovedit, de asemenea, a fi un rezervor semnificativ de gene care codifică rezistența la medicamente antimicrobiene și, prin urmare, este un indicator util pentru rezistența în comunitățile bacteriene . Deși există mai multe studii care evaluează rezistența multidrog (MDR) la populațiile de E. coli de origine animală, nu s-au făcut prea multe lucrări asupra ecologiei MDR . Răspândirea MDR în medii în care antibioticele nu sunt utilizate este o posibilitate care nu a fost încă bine cercetată, deși s-a postulat că apa ar putea disemina rezistența antimicrobiană . Obiectivele acestui studiu sunt de a determina modelul de sensibilitate la antibiotice și indicele de rezistență multiplă la antibiotice al tulpinilor de E. coli izolate din șase surse de apă potabilă în timpul monitorizării bacteriologice pe parcursul unui an.
2. Materiale și metode
2.1. Site-uri de colectare a probelor
după mai multe vizite preliminare în diferite comunități din raioane, au fost selectate 57 de site-uri de eșantionare cuprinzând șase surse diferite de apă care includ baraje, foraje, surse de pârâu, râuri, canale și puțuri săpate manual în 27 de comunități. Probele au fost prelevate din locații reprezentative pentru sursele de apă și/sau rețelele de distribuție din care apa este livrată locuitorilor și / sau punctelor de utilizare bazate în principal pe factori precum populația și gradul de utilizare sau nivelul de patronaj al apei din aceste surse. Majoritatea comunităților sunt dominate de fermieri. Fiecare comunitate selectată avea cel puțin o gaură de foraj sau un pârâu ca surse principale de apă pentru locuitori.
2.2. Detalii privind observarea sitului
înainte de prelevarea de probe de apă, s-au făcut observații importante în jurul siturilor de prelevare. Aceste observații au inclus condițiile sanitare, precum și posibilele surse de contaminare, care ar putea influența calitatea apei din sursele prelevate.s-au înregistrat, de asemenea, înregistrări de teren pentru următorii factori de mediu: claritatea/turbiditatea apei (claritate vizuală în apă, adică frunze, resturi și alge), condițiile meteorologice (temperatură, vânt și precipitații), prezența animalelor (păsări/rațe) și alte observații (de exemplu, probleme de sistem, adică echipamente de dezinfectare/filtrare și accidente fecale).
2.3. Dimensiunea eșantionului și frecvența de eșantionare
un total de o sută douăzeci și două de probe de apă au fost colectate pentru evaluare în perioada iunie 2011-mai 2012. Perioada de colectare a probelor s-a întins pe cele două sezoane din Ghana, adică anotimpurile uscate și ploioase. Toate procedurile de prelevare și conservare a apei au fost efectuate în conformitate cu metodele Standard de examinare a apei și a apelor uzate și liniile directoare ale OMS pentru calitatea apei potabile . Prelevarea probelor pentru analiza bacteriologică s-a făcut aseptic cu grijă, fără a se asigura contaminarea externă a probelor. Toate probele au fost transportate la laborator în decurs de 2 ore.
2.4. Izolarea și identificarea bacteriilor
toate organismele Gram-pozitive au fost identificate prin metode convenționale, cum ar fi pata Gram, catalaza pozitivă, coagulaza tubului, testul Deoxiribonucleazelor (DNAse) și așa mai departe, în timp ce un kit API 20e a fost utilizat pentru a identifica organismul Gram-negativ. Tulpina de E. coli 25922 a fost utilizată ca martor pozitiv pentru izolatele de E. coli.
2.5. Testarea susceptibilității antibacteriene A E. coli
fiecare dintre izolate (E. coli) a fost supus testării sensibilității la antibiotice folosind metoda Kirby-Bauer care a fost standardizată și evaluată prin metodele Comitetului Național pentru standarde clinice de laborator . Izolatele cultivate peste noapte pe agar nutritiv au fost suspendate în soluție salină normală sterilă (0,9% g/v NaCl) folosind o buclă de sârmă sterilă până când turbiditatea a fost echivalentă cu standardele 0,5 Mcfarland. Tampoanele Sterile de bumbac netoxic înmuiate în inocula standardizată au fost folosite pentru a dunga întreaga suprafață a plăcilor de agar Mueller–Hinton. E. coli izolate au fost apoi testate împotriva paisprezece antibiotice după cum urmează: ampicilină (10 µg), acid pipemidic (20 ug), cloramfenicol (30 µg), ciprofloxacin (5 µg), cotrimoxazol (25 µg), eritromicină (15 µg), nitrofurantoin (300 µg), penicilină (10 UI), cefuroxim (30 µg), cefotaxim (30 µg), acid nalidixic (30 µg), amikacina (30 µg), tetraciclină (30 µg) și gentamicină (10 µg). Discurile antibiotice au fost plasate aseptic folosind forcepsuri sterile și toate plăcile au fost incubate (Gallenkamp England, model IH-150) la 37 CTC timp de 24 de ore . Rezultatele au fost interpretate folosind NCCLS .
3. Rezultate
rezultatele din tabelul 1 arată că un total de cinci sute douăzeci de izolate bacteriene (520) au fost obținute în perioada de studiu. Un număr semnificativ de izolate (305) reprezentând 58,65% din total au fost obținute în sezonul secetos, față de (205) reprezentând 41,35% în sezonul ploios.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
cel mai frecvent organism din probele de apă a fost Klebsiella spp. (104), reprezentând 20% din numărul total de izolate obținute. Cel mai mare număr de Klebsiella spp. (18) a fost izolat de sursele de apă curgătoare în timpul sezonului uscat și cel mai mic (1) din râuri în timpul sezonului ploios. Următorul organism cel mai apărut a fost E. coli (97), reprezentând 18,7% din totalul izolatelor bacteriene. Aceasta a fost urmată de Pseudomonas aeruginosa (15,61%), Enterobacter spp. (15,4%), Proteus vulgaris (13,1%) și Enterococcus faecali (9,2%). Cel mai puțin izolat organism a fost Vibrio cholerae (1,2%) și Shigella spp. (1.2%). Vibrio cholerae a fost izolat în patru surse de apă, și anume, Pârâu, foraj, puțuri săpate manual și surse de apă de baraj, în timp ce Shigella spp. a fost izolat în 3: Curent, foraj, și baraj surse de apă.
au fost colectate în total o sută douăzeci și două de probe de apă pentru analiza bacteriologică. Rezultatele din tabelul 2 arată că nouăzeci și șapte de tulpini de E. coli au fost izolate în perioada studiului. Cincizeci și opt de tulpini reprezentând 59,79% au fost izolate în timpul sezonului uscat față de treizeci și nouă reprezentând 40,21% în sezonul ploios. Cel mai mare număr de tulpini izolate dintr-o singură sursă de apă a fost de la baraje (28) reprezentând 29%. Aceasta a fost urmată de sursele de apă curgătoare (26) reprezentând 27%, puțurile săpate manual (24) reprezentând 25% și sursele de apă de foraj (11) reprezentând 11%. Sursele de apă de râu au produs cel mai mic număr de tulpini izolate (2) reprezentând 2% și apoi sursele de apă de canal (6) reprezentând 6%. Cele mai mari izolate în timpul sezonului ploios au fost obținute din baraje (12) urmate de surse de apă curgătoare (10) și puțuri săpate manual (10). Cel mai mare număr de izolate în timpul sezonului uscat au fost obținute de la baraje (16) urmate de surse de apă curgătoare (17). Cel mai mic număr de izolate în timpul sezonului ploios au fost obținute din canale (3) urmate de surse de apă de foraj (4). Nici o tulpină de E. coli nu a fost izolată din sursele de apă ale râurilor. Cel mai mic număr de izolate în timpul sezonului uscat au fost obținute din râuri (2) urmate de surse de apă de canal (3).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Results from Table 3 reveal the antibiotic susceptibility profile of the E. coli strains. Toate tulpinile au fost testate împotriva a 14 antibiotice diferite, folosind difuzia discului Kirby-Bauer, standardizate și evaluate prin metodele Comitetului Național pentru standardele de Laborator Clinic . Tabelul 3 arată că tulpinile de E. coli au fost cele mai rezistente la penicilină (32) reprezentând 32,99%, urmate de cefuroximă (28) reprezentând 28%, eritromicină (23) reprezentând 23,71%, tetraciclină (21) reprezentând 21,45%, cloramfenicol (18) reprezentând 18,65%, acid pipemidic (13) reprezentând 13,40% și ampicilină (11) reprezentând 11,32%. Șapte din cele paisprezece antibiotice au avut zece sau mai puțin număr de izolate care prezintă rezistență. Patru izolate reprezentând 4,12% au fost rezistente la fiecare dintre următoarele antibiotice: Cefotaximă, acid nalidixic și nitrofurantoină. Aceasta a fost urmată de gentamicină (5) reprezentând 5,15%, Amikacină (7) reprezentând 7,2%, ciprofloxacină (8) reprezentând 8,5% și, în final, cotrimoxazol (8) reprezentând 8,5%. Tabelul 3 arată că tulpinile de E. coli au fost cele mai sensibile/sensibile la nitrofurantoină (91) reprezentând 93,8%, iar aceasta a fost urmată de cefotaximă și Amikacină (89) reprezentând 91.75%, gentamicină (88) reprezentând 90,7%, acid nalidixic (87) reprezentând 89,65%, ciprofloxacină (72) reprezentând 74,2%, cloramfenicol (67) reprezentând 69,07%, acid pipemidic (64) reprezentând 65,97% și cefuroximă (CXM) (51) reprezentând 52,58%. Patru din cele paisprezece antibiotice au avut un număr de cincizeci sau mai puțin de izolate care prezintă rezistență. Au fost penicilină (14), tetraciclină (29), ampicilină (45) și eritromicină (50).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Analysis of multiple drug resistance of E. izolatele de coli din sursele de apă relevă faptul că patruzeci și opt de izolate reprezentând un procent mare de (49,48%) din izolatele de E. coli au prezentat rezistență la două sau mai multe antibiotice, astfel clasificate ca rezistență multidrog. Acest lucru creează o preocupare uriașă de sănătate publică.
4. Discuție
prezența E. coli în diferitele surse de apă poate însemna pericole pentru sănătate, cum ar fi bolile diareice, care reprezintă un grad substanțial de morbiditate și mortalitate la adulți și copii . Controlul diareei poate necesita administrarea de antibiotice. Cu toate acestea, mai multe tulpini de E. coli sunt cunoscute a fi rezistente la o gamă largă de antibiotice . Rezistențele multiple la antibiotice se referă la rezistența la două sau mai multe clase de antibiotice. Rezistențele multiple la antibiotice ale E. coli stabilite în acest studiu sunt de acord cu alte constatări . Tulpini de E. coli și Salmonella spp. a reprezentat mai multe focare în Statele Unite și în întreaga lume, parțial datorită rezistenței la cloramfenicol, ampicilină și trimetoprim .
frecvența rezistenței la penicilină în studiul actual a fost ridicată în rândul izolatelor comparativ cu rezistența la cloramfenicol și ampicilină observată la izolatele obținute din diferite surse de apă. Acest lucru se poate datora utilizării generale a antibioticelor ieftine în comunitatea ghaneză sau se poate datora producției de enzime beta-lactamază. Rezistența la E. coli împotriva ampicilinei a fost observată de către Oxiclebi et. al. , Olowe și colab. , și Yurdakoek și colab. . Rezistența emergentă la co-trimoxazol și ciprofloxacină din zonele din aval reprezintă o preocupare serioasă, deoarece acestea sunt medicamentele preferate pentru multe bacterii Gram-negative . Cel mai frecvent mecanism de rezistență la co-trimoxazol este achiziționarea de enzime de diaminopirimidină folat reductază mediate de plasmidă . Rezistența scăzută la Amikacină și gentamicină s-ar putea datora utilizării mai reduse a acestor antibiotice în practica clinică și/sau în medicina veterinară. Tendința de creștere a rezistenței la toate izolatele (coliforme totale și fecale) de la amonte la aval afirmă faptul că antibioticele eliminate ar fi putut fi spălate în jos sursele de apă și acumulate în aval, în special în timpul sezonului ploios, reprezentând rezistența ridicată.
diferențele în profilurile de rezistență din acest studiu de mediu reflectă în mod clar diferențele în presiunea procedurii de selecție în siturile / zonele investigate. Nivelul mai ridicat de rezistență la antibiotice în rândul coliformelor din siturile midstream și downstream ale comunităților Ghaneze este îngrijorător, deoarece majoritatea locuitorilor fac baie, spală hainele și chiar elimină canalizarea umană în surse de apă la siturile midstream și downstream, în timp ce unii ocupanți și neocupanți folosesc aceste surse de apă pentru băut și/sau scopuri casnice. În Mangalore, se raportează că canalizarea menajeră netratată sau parțial tratată este eliberată în estuare deschise, ceea ce reprezintă nivelul ridicat de rezistență la antibiotice .
rezistența multidrog este definită ca rezistență la toate antibioticele testate în cel puțin două din următoarele trei clase: lactame, aminoglicozide și chinolone . Caracterele de rezistență multidrog (MDR) ale izolatelor au fost identificate prin observarea modelului de rezistență al izolatelor la antibiotice. Indicele MAR al unui izolat este definit ca a/b, unde A reprezintă numărul de antibiotice la care izolatul a fost rezistent și B reprezintă numărul de antibiotice la care a fost supus izolatul . Analiza indicelui MAR relevă că treizeci dintre tulpinile de E. coli multidrog rezistente au avut o valoare foarte mare a indicelui MAR (>0,2). Indicele MAR ridicat înregistrat în acest studiu se referă la faptul că sursele de apă ar fi putut fi foarte contaminate cu antibiotice datorită utilizării ridicate a acestor substanțe chimice în zonele înconjurătoare ale diferitelor surse de apă. Acest lucru este în conformitate cu Tambekar și colab.raportul care afirmă că bacteriile provenite dintr-un mediu în care se utilizează mai multe antibiotice produc, de obicei, un indice MAR mai mare de 0,2. Mar indexare de mai jos 0.2 determinat în acest studiu a fost de fapt sub valoarea ilogică a contaminării cu risc . Cu toate acestea, probele care au dat indexare MAR peste 0,2 au indicat un risc ridicat de contaminare. Diferența de indexare MAR în diferitele surse de apă a indicat impactul urbanizării asupra nivelurilor de rezistență la antibiotice.
calitatea microbiologică a diferitelor surse de apă analizate a fost scăzută, deoarece diferite tulpini bacteriene au fost izolate cu frecvențe diferite. Într-o măsură mai mare, diferențele în frecvențele de rezistență la antibiotice au fost detectate în E. tulpini de coli din diferite surse de apă, astfel încât unele tulpini de E. coli au fost foarte rezistente la Cefotaximă, acid nalidixic, nitrofurantoină, gentamicină, Amikacină, ciprofloxacină și co-trimoxazol. Diferențele dintre tulpinile de antibiotice ale diferitelor surse de apă ar putea reflecta utilizarea specifică a antibioticelor în jurul sursei specificate. Prevalența ridicată a rezistenței la penicilină și cloramfenicol înregistrată reprezintă o preocupare serioasă pentru sănătatea publică, deoarece aceste antibiotice au șanse mai mici de a vindeca pacienții infectați care folosesc sursele de apă chestionate ca apă potabilă sau în scopuri casnice. Într-adevăr, prevalența crescândă a rezistenței la izolate, în special la originea umană, poate avea o implicație terapeutică importantă care necesită prudență în utilizarea nediscriminatorie a antibioticelor asupra oamenilor. Cu toate acestea, aproape toate cele 97 de tulpini de E. coli au fost sensibile la unele antibiotice, și anume, nitrofurantoina (93.8%), urmată de cefotaximă și Amikacină (91,75%), gentamicină (90,7%), acid nalidixic (89,65%), ciprofloxacină (74,2%), cloramfenicol (69,07%), acid pipemidic (65,97%) și, în cele din urmă, de cefuroximă (52,58%).
valorile indicelui MAR ridicate și scăzute au fost înregistrate în studiu, ceea ce indică nivelul de risc de contaminare a surselor de apă eșantionate, care necesită politici mai restrictive privind eliminarea canalizărilor umane/animale și scăldarea/spălarea în sau în apropierea corpurilor de apă. În cele din urmă, monitorizarea periodică a sensibilității la antibiotice a surselor de apă este importantă pentru a detecta orice tipare în schimbare care pot apărea în viitor, pentru a ține pasul cu astfel de modele în schimbare pentru o mai bună formulare și implementare a măsurilor curative sau a politicilor.
disponibilitatea datelor
datele utilizate pentru a susține rezultatele acestui studiu sunt disponibile de la autorul corespunzător, la cerere.
conflicte de interese
autorii declară că nu au conflicte de interese.
mulțumiri
aprecierea sinceră a autorilor se adresează personalului Departamentului de Microbiologie de la Institutul Memorial Noguchi pentru Cercetări Medicale, Universitatea din Ghana, pentru asistența lor în timpul analizei de laborator a muncii noastre. Autorii au dorit, de asemenea, să recunoască resursele enorme obținute din teza „sensibilitatea la radiații și caracterizarea moleculară a Escherichia coli rezistente la apă multidrog” față de această lucrare.