Analyse moléculaire d’Escherichia coli provenant de la viande vendue au détail – provenant du système national de surveillance de la résistance aux antimicrobiens des États-Unis

ContexteLes origines et le potentiel de virulence des Escherichia coli associés aux produits de viande sont indéterminés. Méthodes: Deux cent quatre-vingt-sept isolats de E. coli résistants et sensibles au triméthoprime-sulfaméthoxazole, à l’acide nalidixique et / ou au ceftiofur, récupérés par le National Antimicrobial Monitoring System des États-Unis. – des tests de réaction en chaîne de la polymérase pour les groupements phylogénétiques et les gènes associés à la virulenceRésultats, mais les isolats résistants et sensibles différaient peu selon les caractéristiques évaluées. diffèrent grandement pour les caractères individuels multiples et les scores de virulence agrégés Les isolats de volaille présentaient des gènes de virulence associés à E coli pathogène aviaire; Dans l’ensemble,% des isolats se sont révélés être des E coli pathogènes extraintestinaux, les isolats de volaille présentant des scores de virulence significativement plus élevés que les isolats de boeuf et de porc P & lt; ConclusionsDans cet échantillon d’isolats de viande vendus au détail récemment collectés de manière systématique, le transport de gènes de virulence d’E. Coli pathogènes extraintestinaux chez les E. coli résistants aux antimicrobiens et aux antimicrobiens semble similaire, alors que les isolats de différents types de viande diffèrent selon les exploitations. acquisition d’une résistance au sein de populations d’E. coli spécifiques à une espèce hôte Une minorité substantielle d’E. coli sources de viande, qu’elles soient sensibles ou résistantes, peuvent représenter des pathogènes humains potentiels.

L’approvisionnement alimentaire est une source présumée de souches d’Escherichia coli résistantes aux antimicrobiens et virulentes qui peuvent constituer une menace pour la santé des consommateurs en raison de leurs éléments de résistance et de leur potentiel de provoquer des infections extra-intestinales telles que cystite, pyélonéphrite, bactériémie et méningite. des études ont documenté la présence d’E. coli résistant aux antimicrobiens dans les aliments de détail, en particulier les viandes et en particulier les produits avicoles, et ont montré que certaines E coli alimentaires présentent des caractéristiques moléculaires suggérant un potentiel pathogène humain. la grande diversité des groupes phylogénétiques et des profils de gènes de virulence chez les E. coli d’origine alimentaire, les populations pharmacorésistantes et sensibles aux médicaments ont été en grande partie indistinguables selon ces caractères, tout en différant par type d’aliment [-,] Ce fait suggère que les isolats résistants, plutôt que d’être introduits à partir d’un autre réservoir, proviennent probablement de la même population source que les isolats sensibles, vraisemblablement la microflore intestinale d’un hôte animal nourricier, et que les isolats résistants ont acquis des éléments mobiles conférant de la résistance ou des mutations sous la pression sélective de l’utilisation antimicrobienne à la ferme. scope , impliquait un seul type de viande excluant ainsi les comparaisons entre les isolats de type de viande et / ou utilisés récupérés avant l’année Disponibilité du Système national de surveillance de la résistance aux antimicrobiens NARMS des pharmacorésistants et des médicaments Des isolats d’E. Coli provenant de types de viandes vendues systématiquement dans des épiceries réparties dans des sites sentinelles géographiquement répartis (Oregon, Tennessee, Géorgie et Maryland) ont permis de réexaminer cette question au moyen d’une population d’étude plus représentative et plus récente. cette étude pour clarifier davantage les origines et le potentiel de virulence extraintestinal de En raison de la pertinence thérapeutique et de l’utilisation en agriculture du triméthoprime-sulfaméthoxazole cotrimoxazole, de l’acide nalidixique chimiquement apparenté aux fluoroquinolones et du ceftiofur, une céphalosporine à spectre étendu ou de leurs congénères, nous nous sommes concentrés sur: les souches résistantes à ces agents provenant des produits de viande vendus au détail dans certains marchés américains

Méthodes

La surveillance des viandes au détail NARMS est réalisée en collaboration avec le programme FoodNet des Centers for Disease Control et Prevention L’analyse microbiologique des viandes pour la présence d’E. Coli est réalisée sur des sites: Oregon, Tennessee, Georgia et Maryland FoodNet Les échantillons ont été achetés au détail par mois, comprenant des échantillons de poitrines de poulet, de dinde hachée, de bœuf haché et de côtelettes de porc, provenant d’un échantillonnage de proximité. Les échantillons ont été gardés au frais pendant le transport des épiceries au Food and Drug Administration. Analyse microbiologique Le traitement microbiologique des échantillons de viande a été effectué conformément aux protocoles publiés NARMS À l’arrivée au laboratoire du Centre de médecine vétérinaire de la FDA, chaque isolat a été strié pour la pureté sur une plaque de gélose au sang et confirmé comme E coli avec le système d’identification microbienne Vitek Compact bioMérieux Antimi Les concentrations inhibitrices minimales antimicrobiennes ont été déterminées à l’aide du système de sensibilité aux antimicrobiens automatique Sensititre Trek Diagnostic Systems avec un bouillon Mueller-Hinton ajusté aux cations, et les résultats ont été lus après – h d’incubation à ° C. C Les concentrations minimales inhibitrices ont été interprétées conformément aux normes de l’Institut des normes cliniques et de laboratoire lorsqu’elles étaient disponibles E. coli ATCC, E. coli ATCC, Enterococcus faecalis ATCC, Staphylococcus aureus ATCC et Pseudomonas aeruginosa ATCC en tant qu’organismes de contrôle de la qualité. du test de sensibilité Souches bactériennes et typage moléculaire Selected NARMS archivés E coli isolates n =; Des isolats ont été testés en double pour les principaux groupes phylogénétiques E coli A, B, B et D et la présence d’un facteur de virulence VF-codant pour la viande de bœuf hachée, les côtelettes de porc, la poitrine de poulet et la dinde hachée. Le critère moléculaire utilisé pour qualifier E coli extracontinental pathogène était la présence de ⩾ de gènes clés de la FV, dont papA et / ou papC comptés comme: P fimbriae. , sfa / foc S et FC fimbriae, afa / dra adhésines liantes Dr, système iutA aerobactin et capsules du groupe kpsM II Le score de virulence était le nombre total de gènes VF détectés, sans compter la détection multiple du pap, sfa, Pendant les essais, le personnel de laboratoire ignorait l’état de résistance et la source de viande des isolats. Méthodes statistiques Des comparaisons ont été faites entre les types de viande avec ou sans. sans stratification par classe d’antimicrobiens, statut de résistance ou les deux et entre isolats résistants et sensibles avec ou sans stratification par type de viande, classe antimicrobienne ou les deux Les comparaisons reposaient sur des types de données, soit les caractères individuels, les scores agrégés de virulence et le principal. Les comparaisons des proportions ont été testées en utilisant le test exact de Fisher ou, pour la distribution des isolats par type de viande et table locale, le test de Pearson. Comme les scores de virulence présentaient une distribution non normale, les comparaisons des scores de virulence ont été testées en utilisant le test de Pearson. Test U de Mann-Whitney ou test de Kruskal-Wallis

Tableau View largeTélécharger slideDistribution d’isolats d’Escherichia coli provenant de sources étudiées, par type de viandeTable View largeTélécharger slideDistribution d’isolats d’Escherichia coli provenant de sources étudiées, par type de viandeRelations de similarité entre les isolats individuels par rapport aux profils VF et phylogénétique groupe ont été évalués en utilisant PCoA, qui est une technique multivariée liée à l’analyse de correspondance qui permet de tracer les principaux modèles au sein d’un ensemble de données contenant plusieurs traits et plusieurs échantillons Avec Genalex , PCoA a été appliqué à la FV et phylogénétique groupe de données pour regrouper les multiples FV et groupes phylogénétiques pour des comparaisons simplifiées par type de viande ou état de résistance Chaque axe du PCoA représente un composite pondéré unique de toutes les variables individuelles dans l’ensemble de données. pour les variables d’étude et le poids de chaque variable Chaque axe successif capture la plus grande part possible de la variance résiduelle non expliquée par les axes précédents. Les valeurs de chaque isolat des premiers axes PCoA, qui capturent la plus grande partie de la variance dans l’ensemble de données, ont été tracées pour faciliter l’évaluation visuelle. la séparation spatiale des isolats sur l’axe -versus-axis, axe -versus-axis, et axis -versus-axis plans Ces valeurs ont également été utilisées dans l’analyse de variance multivariée ANOVA pour déterminer si les groupes de comparaison c.-à-d. Si l’ANOVA multivariée initiale a identifié une différence globale significative, l’ANOVA univariée a été utilisée pour tester des comparaisons par paires de groupes individuels selon chaque axe PCoA, en utilisant une correction de Bonferroni pour plusieurs comparaisons a posteriori, le cas échéant

Résultats

Isolats d’étude Les isolats d’E. Coli provenant de viande de bœuf, de porc, de dinde et de poulet ont été sélectionnés à partir d’échantillons de NARMS prélevés sur des parcelles réparties équitablement dans le tableau des sites NARMS Résistance à une ou aux deux classes d’antimicrobiens. sélectionné était présent dans moins de% des isolats tableau général

Tableau View largeTélécharger slideDistribution d’isolats d’Escherichia coli provenant de différentes viandes selon l’état de résistance, par classe d’antimicrobien et type de viandeTable AgrandirDispositifDistribution d’isolats d’Escherichia coli provenant de différentes viandes selon leur résistance, par classe d’antimicrobiens et type de viandeLes isolats ont été caractérisés moléculairement par phylogénétique Tableau de la teneur en gènes du groupe et de la virulence Tous les groupes phylogénétiques ont été détectés dans la population, de même que les FV ou les variants individuels, pour un total de marqueurs analysables. Ces données ont ensuite été utilisées pour comparer les types de viande. aux comparaisons univariées des traits individuels, aux scores agrégés de virulence et à la synthèse des caractères individuels fournis par le BCP

Diapositives parmi les isolats d’Escherichia coli de différentes viandes de détail selon la distribution phylogénétique et la teneur en gènes de virulenceTable View largeTéléchargement diapositives parmi les isolats d’Escherichia coli de différentes viandes au détail selon la distribution phylogénétique et le contenu du gène de virulenceComparaisons univariées Parmi les isolats étudiés, de nombreuses différences apparaissant parmi les types de viande en fonction de la prévalence des caractères individuels, alors que les isolats résistants et sensibles différaient minimalement pour ces mêmes caractères Par exemple, tous les isolats étant combinés,% des comparaisons impliquant les types de viande ont donné P & lt; Notamment, beaucoup de ces différences reflétaient une prévalence plus élevée parmi les isolats avicoles de gènes de virulence associés à E coli pathogène aviaire, par exemple iutA, iroN, ireA, iss, traT, tsh, pic, cvaC et hlyF ou une prévalence plus élevée parmi isolats de boeuf des gènes de virulence associés Par contre, seulement% de comparaisons similaires entre isolats résistants et sensibles ont donné P & lt ;, ce qui est dans la fourchette attendue par le hasard seul, et aucun n’a donné P⩽ non représenté Comparable Les résultats ont été obtenus après la stratification par classe d’antimicrobiens et / ou type de viande non montrée. Résultats de virulence Des relations similaires ont été observées lorsque les comparaisons ont été faites sur la base des scores de virulence agrégés qui, dans la population totale; Ainsi, lorsque les scores de virulence ont été comparés entre les types de viande en utilisant le test de Kruskal-Wallis, avec ou sans stratification par classe d’antimicrobiens et / ou prédisposition,% des comparaisons totales ont donné P & lt; En revanche, lorsque les scores de virulence des isolats sensibles et résistants ont été comparés en utilisant le test de Mann-Whitney, avec ou sans stratification par type de viande et / ou classe antimicrobienne, seuls Pour une analyse intégrée, le PCoA a été utilisé pour réduire l’ensemble des données, y compris les variantes du gène VF qui ont été omises du calcul du score de virulence, en un petit nombre de variables dérivées, c.-à-d., coordonnées principales ou axes Tous les isolats étant combinés dans un PCoA sur la base des variables d’étude uniques c omprising détectés marqueurs de virulence et groupes phylogénétiques, les premiers axes du PCoA capturé%,% et%, respectivement, de la variance totale dans l’ensemble de données collectivement,% Le PCoA a montré une séparation claire des types de viande, en particulier sur l’axe -versus – figure plane, dans laquelle des isolats de poulet et de dinde qui étaient distribués de manière assez similaire se sont étendus dans une grande région dépourvue d’isolats de boeuf et de porc. L’ANOVA multivarié global-groupe, -axis était très significatif P & lt; L’ANOVA univarié a montré une différence de groupe significative pour l’axe P & lt; et l’axe P = mais pas l’axe P = Axe a donné des différences significatives P⩽ entre boeuf ou porc et poulet ou dinde, mais aucune différence entre boeuf et porc ou entre poulet et dinde Axis a donné une différence marginalement significative entre poulet et dinde à ces séparations significatives par type de viande, le PCoA a montré un chevauchement complet des isolats résistants et sensibles sur la même figure d’axes, et une ANOVA multivariée basée sur les premiers axes PCoA a donné P =

Figure Vue largeTélécharger la diapositive Principales analyses des coordonnées du groupe phylogénétique et de la teneur en gènes de virulence des isolats d’Escherichia coli provenant des viandes vendues au détail Remarquez la séparation spatiale des types de viande poulet [n =], porc [n =], dinde [n =] et boeuf =] sur le plan de l’axe -versus-axis, qui a fourni la plus grande séparation des données et des différences statistiquement significatives P & lt; pour l’axe, P = pour l’axe selon l’analyse de variance multivariée Les lignes colorées entourent les points de données spécifiques au type de viande, sauf pour les valeurs aberrantes Presque toutes les différences étaient entre isolats de boeuf ou de porc et isolats de poulet ou de dinde P⩽ , les isolats de viande de boeuf et de porc ne différaient significativement d’aucun des premiers axes; les isolats de poulet et de volaille ne différaient significativement que sur l’axe P = Figure Voir grandListe de lectureAnalyse des coordonnées principales du groupe phylogénétique et de la teneur en gènes de virulence des isolats d’Escherichia coli provenant des viandes de détail Noter la séparation spatiale des types de viande poulet [n =], porc [n =] , dinde [n =], et boeuf [n =] sur le plan axe -versus-axe, qui a fourni la plus grande séparation des données et des différences statistiquement significatives P & lt; pour l’axe, P = pour l’axe selon l’analyse de variance multivariée Les lignes colorées entourent les points de données spécifiques au type de viande, sauf pour les valeurs aberrantes Presque toutes les différences étaient entre isolats de boeuf ou de porc et isolats de poulet ou de dinde P⩽ , les isolats de viande de boeuf et de porc ne différaient significativement d’aucun des premiers axes; les isolats de poulet et de volaille ne différaient significativement que sur l’axe P =

Figure Vue largeListe de lectureAnalyse des coordonnées du groupe phylogénétique et de la teneur en gènes de virulence des isolats d’Escherichia coli provenant des viandes vendues au détail L’analyse a porté sur tous les isolats sélectionnés en fonction de la résistance au triméthoprime-sulfaméthoxazole n =, acide nalidixique n = ou ceftiofur n = isolats de contrôle sensibles total, n = Notez le chevauchement quasi-complet des isolats résistants par rapport aux isolats sensibles sur le plan de l’axe -versus-axis Les tracés axe -versus-axe et axe -versus-axis ont donné des résultats similaires Combinaison type-médicament non montréeFigure Vue largeDownload slideCalcul des coordonnées du groupe phylogénétique et de la teneur en gènes de virulence des isolats d’Escherichia coli provenant des viandes vendues au détail L’analyse a porté sur tous les isolats sélectionnés sur la résistance au triméthoprime-sulfaméthoxazole n =, acide nalidixique ou ceftiofur n = et les isolats de contrôle sensibles correspondants totaux, n = Noter le chevauchement complet des isolats résistants par rapport aux isolats sensibles sur le plan de l’axe -versus Les axes de l’axe -versus et de l’axe -versus ont donné des résultats similaires, de même que des diagrammes séparés pour chaque combinaison de type de viande non montrée. E coli Dans l’ensemble,% des isolats E coli source de viande répondaient aux critères moléculaires pour ExPEC, suggérant un éventuel potentiel pathogène pour les humains Lorsque les classes d’antimicrobiens étaient analysées séparément, la proportion d’isolats répondant à ExPEC ne différait pas significativement selon le type ou la résistance. statut Cependant, lorsque tous les isolats ont été combinés, les isolats résistants étaient en réalité un peu plus susceptibles que les isolats sensibles d’être ExPEC% vs%; P = Les isolats de volaille étaient un peu plus susceptibles d’être des isolats d’ExPEC [%] que les isolats de boeuf et de porc [%] d’isolats; P = et présentaient des scores de virulence agrégés significativement plus élevés que le score médian, [range, -] vs score médian, [range, -]; P & lt;

Discussion

Nous avons trouvé que, alors que les isolats résistants et sensibles ne présentaient plus d’isolats résistants et sensibles, nous avons constaté que les isolats résistants et sensibles ne présentaient plus d’isolats résistants et sensibles aux antimicrobiens provenant des viandes vendues au détail – pour le fond phylogénétique et un large éventail de caractères associés à la virulence. différences par rapport au hasard, les isolats de différents types de viande diffèrent considérablement selon de nombreux caractères individuels et des scores de virulence agrégés. Ces résultats sont compatibles avec l’hypothèse selon laquelle les E. coli résistants aux médicaments dans les viandes de détail proviennent principalement d’une la microflore associée à l’espèce hôte dans laquelle la résistance est apparue sous la pression de sélection, très probablement due à l’utilisation d’antimicrobiens à la fermePresence de différences significatives dans la distribution phylogénétique et la teneur en gènes de virulence entre les isolats E coli résistants aux antimicrobiens et aux antimicrobiens à partir d’un type de viande donné su Les résultats montrent que les isolats résistants et sensibles proviennent de la même population source, avec des isolats résistants issus de progéniteurs sensibles par mutation ou acquisition d’éléments de résistance mobiles ophtalmologique. Ces résultats reproduisent largement ceux de plusieurs études précédentes qui impliquaient différentes stratégies d’échantillonnage, localisations, phénotypes de résistance, et les périodes de temps , étendant ainsi les observations précédentes à un échantillon américain plus largement représentatif et contemporain. La cohérence des résultats entre les études suggère que les relations sont robustes et biologiquement valides Contrairement à la quasi absence de différences par état de résistance, les différences multiples Le type de viande suggère que les isolats proviennent probablement de la flore intestinale de leur espèce hôte-hôte respective, ce qui correspond à la sélection de résistance à la ferme. Cette inférence a été confirmée par l’excès de gènes de virulence aviaire pathogènes chez les volailles [ -] et de b gènes de virulence associés aux E. coli pathogènes ovins chez les isolats de bœuf Ces différences spécifiques au type de viande concordent avec les résultats d’études antérieures, plus limitées géographiquement , ce qui suggère encore une fois que les relations tiennent généralement. -source isolats qui représentent ExPEC, indépendamment de l’état de résistance ou du type de viande, comme cela a été noté dans plusieurs études [-,], suggère un risque potentiel pour la santé des consommateurs que les isolats résistants, en comparaison avec les isolats sensibles susceptibles de représenter ExPEC et, dans des sous-groupes, des scores de virulence plus élevés peuvent être attribués en partie à notre inclusion de iutA dans la définition opérationnelle de ExPEC, car iutA est parfois présente sur des plasmides contenant à la fois des éléments de résistance et d’autres gènes de virulence. ] Quoi qu’il en soit, les relations observées contredisent l’idée selon laquelle les E. coli résistants aux médicaments sont nécessairement moins viraux. E. coli ulcère que sensible, comme cela a été proposé sur la base d’observations provenant d’isolats cliniques humains , qui peuvent représenter un mélange d’isolats humains sensibles et d’isolats résistants externes. comparé aux isolats de viande de bœuf et de porc, est conforme aux travaux antérieurs et ajoute à la preuve que les produits de volaille sont des véhicules importants pour la dissémination d’E. coli virulente et résistante aux antimicrobiens d’origine alimentaire [- , Limites de notre étude comprennent de petits nombres dans certains sous-groupes, l’échantillonnage des seuls lieux, l’attention aux seules classes de médicaments, et le recours au typage moléculaire plutôt que l’expérimentation animale pour l’évaluation de la virulence. , se concentrer sur les phénotypes de résistance cliniquement pertinents, et multiples Méthodes complémentaires utilisées pour l’analyse statistique En résumé, nous avons trouvé que parmi les isolats de E. coli provenant des États-Unis, les isolats résistants et sensibles différaient peu selon la distribution des groupes phylogénétiques et la teneur en gènes de virulence. Ces conclusions sont cohérentes avec l’hypothèse selon laquelle les E. coli résistants aux antimicrobiens dans les viandes de détail proviennent principalement d’une microflore spécifique à l’espèce hôte, chez les animaux d’alimentation, dans laquelle la résistance apparaît soit comme un effet direct de la Utilisation antimicrobienne à la ferme ou dans le cadre de l’adaptation des organismes à leurs hôtes respectifs Peu importe, ces données appuient les efforts de production et de distribution pour réduire la prévalence, la densité et la capacité de résistance aux antimicrobiens chez les animaux destinés à l’alimentation et la contamination des produit de viande au détail résultant ts

Remerciements

Cette étude est basée sur un travail soutenu par le Bureau de Recherche et Développement, Service de Recherche Médicale, Département des Anciens Combattants, et le Centre de Médecine Vétérinaire, US Food and Drug Administration Nous reconnaissons Sonya Bodies-Jones, Stuart Gaines, Shawn McDermott, et Sherry Ayers pour un soutien microbiologique Conflits d’intérêts possibles Le Dr Johnson a reçu des subventions, des services-conseils et / ou des honoraires de Merck, Bayer, Ortho-McNeil, Wyeth-Ayerst, Rochester Medical et Procter & amp; Gamble Tous les autres auteurs: aucun conflit

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