vetpressАграрная наукаAgrarian science0869-81552686-701XРедакция журнала "Аграрная наука"10.32634/0869-8155-2024-380-3-85-91vetpress-2985Research ArticleВЕТЕРИНАРИЯVETERINARY MEDICINEРазвитие антибиотикорезистентности микроорганизмов у цыплят-бройлеров под влиянием ветеринарных антибиотиков и пробиотикаThe development of antimicrobial resistance in broilers affected by veterinary antimicrobials and a probiotic administrationhttps://orcid.org/0000-0001-9001-2432ТюринаД. Г.TiurinaD. G.

Дарья Георгиевна Тюрина, кандидат экономических наук

ул. Малиновская, 8А, пом. 7-Н, Пушкин, Санкт-Петербург, 196602

Daria Georgievna Tiurina, Candidate of Economical Sciences

8A Malinovskaya Str., room 7-N, Pushkin, St. Petersburg, 196602

tiurina@biotrof.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6843-8733ГорфункельЕ. П.GorfunkelE. P.

Елена Павловна Горфункель, ветеринарный контролер

ул. Малиновская, 8А, пом. 7-Н, Пушкин, Санкт-Петербург, 196602

Elena Pavlovna Gorfunkel, Veterinary Attendant

8A Malinovskaya Str., room 7-N, Pushkin, St. Petersburg, 196602

elena@biotrof.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8789-9837ФилипповаВ. А.FilippovaV. A.

Валентина Анатольевна Филиппова, биотехнолог

ул. Малиновская, 8А, пом. 7-Н, Пушкин, Санкт-Петербург, 196602

Valentina Anatolievna Filippova, Biotechnologist

8A Malinovskaya Str., room 7-N, Pushkin, St. Petersburg, 196602

filippova@biotrof.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8795-6659ЛаптевГ. Ю.LaptevG. Yu.

Георгий Юрьевич Лаптев, доктор биологических наук

ул. Малиновская, 8А, пом. 7-Н, Пушкин, Санкт-Петербург, 196602

George Yurievich Laptev, Doctor of Biological Sciences

8A Malinovskaya Str., room 7-N, Pushkin, St. Petersburg, 196602

laptev@biotrof.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9647-4184НовиковаН. И.NovikovaN. I.

Наталья Ивановна Новикова, кандидат биологических наук

ул. Малиновская, 8А, пом. 7-Н, Пушкин, Санкт-Петербург, 196602

Natalia Ivanovna Novikova , Candidate of Biological Sciences

8A Malinovskaya Str., room 7-N, Pushkin, St. Petersburg, 196602

novikova@biotrof.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5846-5105ЙылдырымЕ. А.YildirimE. A.

Елена Александровна Йылдырым, доктор биологических наук

ул. Малиновская, 8А, пом. 7-Н, Пушкин, Санкт-Петербург, 196602

Elena Alexandrovna Yildirim, Doctor of Biological Sciences

8A Malinovskaya Str., room 7-N, Pushkin, St. Petersburg, 196602

deniz@biotrof.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2789-4844ИльинаЛ. А.IlyinaL. A.

Лариса Александровна Ильина, доктор биологических наук

ул. Малиновская, 8А, пом. 7-Н, Пушкин, Санкт-Петербург, 196602

Larisa Alexandrovna Ilyina, Doctor of Biological Sciences

8A Malinovskaya Str., room 7-N, Pushkin, St. Petersburg, 196602

ilina@biotrof.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8424-4114ДубровинА. В.DubrovinA. V.

Андрей Валерьевич Дубровин, кандидат ветеринарных наук

ул. Малиновская, 8А, пом. 7-Н, Пушкин, Санкт-Петербург, 196602

Andrey Valerievich Dubrovin, Candidate of Veterinary Sciences

8A Malinovskaya Str., room 7-N, Pushkin, St. Petersburg, 196602

dubrovin@biotrof.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4336-8273ДубровинаА. С.DubrovinaA. S.

Алиса Сергеевна Дубровина, биотехнолог

ул. Малиновская, 8А, пом. 7-Н, Пушкин, Санкт-Петербург, 196602

Alisa Sergeevna Dubrovina, Biotechnologist

8A Malinovskaya Str., room 7-N, Pushkin, St. Petersburg, 196602

dasvet@biotrof.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9541-6839КалиткинаК. А.KalitkinaK. A.

Ксения Андреевна Калиткина, биотехнолог

ул. Малиновская, 8А, пом. 7-Н, Пушкин, Санкт-Петербург, 196602

Xenia Andreevna Kalitkina, Biotechnologist

8A Malinovskaya Str., room 7-N, Pushkin, St. Petersburg, 196602

ksenya.k.a@biotrof.ruhttps://orcid.org/0009-0006-8029-9955ЗаикинВ. А.ZaikinV. A.

Василий Александрович Заикин, биотехнолог

ул. Малиновская, 8А, пом. 7-Н, Пушкин, Санкт-Петербург, 196602

Vasiliy Alexandrovich Zaikin, Biotechnologist

8A Malinovskaya Str., room 7-N, Pushkin, St. Petersburg, 196602

dfcx@biotrof.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4336-8273ПономареваЕ. С.PonomarevaE. S.

Екатерина Сергеевна Пономарева, биотехнолог

ул. Малиновская, 8А, пом. 7-Н, Пушкин, Санкт-Петербург, 196602

Ekaterina Sergeevna Ponomareva, Biotechnologist

8A Malinovskaya Str., room 7-N, Pushkin, St. Petersburg, 196602

kate@biotrof.ruhttps://orcid.org/0009-0007-9125-8005СавичеваА. А.SavichevaA. A.

Алеся Анисовна Савичева, технолог

ул. Малиновская, 8А, пом. 7-Н, Пушкин, Санкт-Петербург, 196602

Alesya Anisovna Savicheva, Technologist

8A Malinovskaya Str., room 7-N, Pushkin, St. Petersburg, 196602

sava@biotrof.ruhttps://orcid.org/0009-0002-0948-7479ПатюковаН. С.PatyukovaN. S.

Наталия Сергеевна Патюкова, технолог

ул. Малиновская, 8А, пом. 7-Н, Пушкин, Санкт-Петербург, 196602

Natalia Sergeevna Patyukova, Technologist

8A Malinovskaya Str., room 7-N, Pushkin, St. Petersburg, 196602

nap@biotrof.ruООО «БИОТРОФ»РоссияBIOTROF Ltd.Russian Federation202425032024038591Copyright © Тюрина Д.Г., Горфункель Е.П., Филиппова В.А., Лаптев Г.Ю., Новикова Н.И., Йылдырым Е.А., Ильина Л.А., Дубровин А.В., Дубровина А.С., Калиткина К.А., Заикин В.А., Пономарева Е.С., Савичева А.А., Патюкова Н.С., 20242024Тюрина Д.Г., Горфункель Е.П., Филиппова В.А., Лаптев Г.Ю., Новикова Н.И., Йылдырым Е.А., Ильина Л.А., Дубровин А.В., Дубровина А.С., Калиткина К.А., Заикин В.А., Пономарева Е.С., Савичева А.А., Патюкова Н.С.Tiurina D.G., Gorfunkel E.P., Filippova V.A., Laptev G.Y., Novikova N.I., Yildirim E.A., Ilyina L.A., Dubrovin A.V., Dubrovina A.S., Kalitkina K.A., Zaikin V.A., Ponomareva E.S., Savicheva A.A., Patyukova N.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vetpress.ru/jour/article/view/2985Актуальность

Актуальность. Широкое применение антимикробных препаратов в сельском хозяйстве и заинтересованность потребителей в получении продукции, свободной от антибиотиков, побуждают к разработке альтернативных средств. Цели исследования — изучение антибиотикорезистентности микроорганизмов, развившейся вследствие приема ветеринарных антибиотиков цыплятами-бройлерами, влияние скармливания метапробиотика «Пробиоцид-Ультра» на динамику антибиотикорезистентности.

Методы

Методы. Были сформированы три группы цыплят-бройлеров: I — контрольная, получавшая основной рацион, II — опытная, получавшая дополнительно к рациону I группы ветеринарные антибиотики энрофлоксацин и колистин, III — опытная, получавшая дополнительно к рациону II группы метапробиотик «Пробиоцид-Ультра». Оценку экспрессии генов антибиотикоустойчивости проводили с помощью количественной ПЦР с обратной транскрипцией. С помощью высевов на среды была оценена антибиотикоустойчивость классическими методами микробиологии.

Результаты

Результаты. Была изучена динамика накопления количества детерминант антибиотикоустойивости микроорганизмов в результате выпойки цыплятам-бройлерам ветеринарных антибиотиков энрофлоксацина и колистина. Под действием энрофлоксацина происходило увеличение антибиотикорезистентности к самому энрофлоксацину, а также к бета-лактамным антибиотикам, тетрациклину и колистину. Под действием колистина увеличивалось количество генов устойчивости к самому колистину, а также энрофлоксацину и бета-лактамным антибиотикам. Добавление в корм птице метапробиотика «Пробицид-Ультра» способствовало заметному снижению количества генов антибиотикоустойчивости, а при высеве на среды приводило к исчезновению антибиотикоустойчивых к колистину энтеробактерий.

Relevance

Relevance. The broad use of antimicrobials by agriculture and consumers motivation to buy antibiotic-free production form a basis to development of substitutes to antimicrobials. The goal of research was the analysis of antimicrobial resistance caused by veterinary antimicrobials administration to broilers, as well as the effect of metaprobiotic “Probiocid-Ultra” on antimicrobial resistance in dynamic.

Methods

Methods. Three groups of broiler chickens were formed: I — control, who received the main diet, II — experimental, who received veterinary antibiotics enrofloxacin and colistin in addition to the diet of group I, III — experimental, who received the metaprobiotic “Probiocide-Ultra” in addition to the diet of group II. Gene expression analysis was performed using quantitative reverse transcription PCR. With inoculation to different media the antimicrobial resistance was examined with classical microbiological methods.

Results

Results. The dynamic of accumulation of antimicrobial resistance determinants caused by enrofloxacin and colistin administration to broilers was examined. Under the influence of enrofloxacin the increase in antimicrobial resistance to enrofloxacin itself, as well as to beta-lactams, tetracycline and colistin was observed. Under the influence of colistin the increase in antimicrobial resistance to colistin itself, as well as to enrofloxacin and beta-lactams was observed. The feed administration with metaprobiotic “Probiocid-Ultra” promoted noticeable decrease of the antimicrobial resistance genes amount, when analyzed with growth medium led to antimicrobial resistant enterobacteria vanished.

птицеводствоантибиотикиантибиотикорезистентностьгены антибиотикорезистентностипробиотикpoultryantibioticsantimicrobial resistanceantimicrobial resistance genesprobioticReferencesSmith J.A. Broiler production without antibiotics: United States field perspectives. Animal Feed Science and Technology. 2019; 250: 93‒98. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2018.04.027Smith J.A. Broiler production without antibiotics: United States field perspectives. Animal Feed Science and Technology. 2019; 250: 93‒98. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2018.04.027Phillips I. еt al. Does the use of antibiotics in food animals pose a risk to human health? A critical review of published data. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 2004; 53(1): 28–52. https://doi.org/10.1093/jac/dkg483Phillips I. еt al. Does the use of antibiotics in food animals pose a risk to human health? A critical review of published data. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 2004; 53(1): 28–52. https://doi.org/10.1093/jac/dkg483Нитяга И.М., Телегина С.А., Галушко Д.П. Мониторинг антибиотиков тетрациклиновой группы в мясе и мясопродуктах из птицы с целью предотвращения их загрязнения. Научные известия. 2022; 26: 284‒288. https://www.elibrary.ru/vkaiyhNityaga I.M., Telegina S.A., Galushko D.P. Monitoring of antibiotics of the tetracycline group in meat and meat products from poultry in order to prevent their contamination. Scientific news. 2022; 26: 284‒288 (in Russian). https://www.elibrary.ru/vkaiyhМережко О.Е., Станишевская Н.Б. Формирование устойчивости микроорганизмов при внесении антибиотиков в корма. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015; (2): 174‒176. https://www.elibrary.ru/tschhbMerezhko O.E., Stanishevskaya N.B. Microorganisms resistance formation in feeds supplemented with antibiotics. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2015; (2): 174‒176 (in Russian). https://www.elibrary.ru/tschhbArgudín M.A. et al. Bacteria from Animals as a Pool of Antimicrobial Resistance Genes. Antibiotics. 2017; 6(2): 12. https://doi.org/10.3390/antibiotics6020012Argudín M.A. et al. Bacteria from Animals as a Pool of Antimicrobial Resistance Genes. Antibiotics. 2017; 6(2): 12. https://doi.org/10.3390/antibiotics6020012Al-Kharousi Z.S., Guizani N., Al-Sadi A.M., Al-Bulushi I.M. Antibiotic Resistance of Enterobacteriaceae Isolated from Fresh Fruits and Vegetables and Characterization of their AmpC β-Lactamases. Journal of Food Protection. 2019; 82(11): 1857–1863. https://doi.org/10.4315/0362-028X.JFP-19-089Al-Kharousi Z.S., Guizani N., Al-Sadi A.M., Al-Bulushi I.M. Antibiotic Resistance of Enterobacteriaceae Isolated from Fresh Fruits and Vegetables and Characterization of their AmpC β-Lactamases. Journal of Food Protection. 2019; 82(11): 1857–1863. https://doi.org/10.4315/0362-028X.JFP-19-089Dolliver H., Kumar K., Gupta S. Sulfamethazine Uptake by Plants from Manure-Amended Soil. Journal of Environmental Quality. 2007; 36(4): 1224–1230. https://doi.org/10.2134/jeq2006.0266Dolliver H., Kumar K., Gupta S. Sulfamethazine Uptake by Plants from Manure-Amended Soil. Journal of Environmental Quality. 2007; 36(4): 1224–1230. https://doi.org/10.2134/jeq2006.0266Livak K.J., Schmittgen T.D. Analysis of Relative Gene Expression Data Using Real-Time Quantitative PCR and the 2-ΔΔCT Method. Methods. 2001; 25(4): 402‒408. https://doi.org/10.1006/meth.2001.1262Livak K.J., Schmittgen T.D. Analysis of Relative Gene Expression Data Using Real-Time Quantitative PCR and the 2-ΔΔCT Method. Methods. 2001; 25(4): 402‒408. https://doi.org/10.1006/meth.2001.1262Федорчук В.В., Грудинина С.А., Кротова Л.А., Черкашин Е.А., Сидоренко С.В., Тишков В.И. Роль мутаций в ДНК-гиразе и топоизомеразе IV в устойчивости Streptococcus pneumoniae к фторхинолонам. Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. 2002; 43(6): 349‒352. https://www.elibrary.ru/evgzvfFedorchuk V.V., Grudinina S.A., Krotova L.A., Cherkashin E.A., Sidorenko S.V., Tishkov V.I. The role of mutations in DNA gyrase and topoisomerase IV in Streptococcus pneumoniae resistance to fluorquinolones. Moscow University Chemistry Bulletin. 2002; 43(6): 349‒352 (in Russian). https://www.elibrary.ru/evgzvfLiu Y.-Y. et al. Emergence of plasmid-mediated colistin resistance mechanism MCR-1 in animals and human beings in China: a microbiological and molecular biological study. The Lancet Infectious Diseases. 2016; 16(2): 161–168. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(15)00424-7Liu Y.-Y. et al. Emergence of plasmid-mediated colistin resistance mechanism MCR-1 in animals and human beings in China: a microbiological and molecular biological study. The Lancet Infectious Diseases. 2016; 16(2): 161–168. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(15)00424-7Rubab M., Oh D.-H. Molecular Detection of Antibiotic Resistance Genes in Shiga Toxin-Producing E. coli Isolated from Different Sources. Antibiotics. 2021; 10(4): 344. https://doi.org/10.3390/antibiotics10040344Rubab M., Oh D.-H. Molecular Detection of Antibiotic Resistance Genes in Shiga Toxin-Producing E. coli Isolated from Different Sources. Antibiotics. 2021; 10(4): 344. https://doi.org/10.3390/antibiotics10040344Ma B., Wang D., Mei X., Lei C., Li C., Wang H. Effect of Enrofloxacin on the Microbiome, Metabolome, and Abundance of Antibiotic Resistance Genes in the Chicken Cecum. Microbiology Spectrum. 2023; 11(2): e04795-22. https://doi.org/10.1128/spectrum.04795-22Ma B., Wang D., Mei X., Lei C., Li C., Wang H. Effect of Enrofloxacin on the Microbiome, Metabolome, and Abundance of Antibiotic Resistance Genes in the Chicken Cecum. Microbiology Spectrum. 2023; 11(2): e04795-22. https://doi.org/10.1128/spectrum.04795-22Pereira R.V. et al. Genotypic antimicrobial resistance characterization of E. coli from dairy calves at high risk of respiratory disease administered enrofloxacin or tulathromycin. Scientific Reports. 2020; 10: 19327. https://doi.org/10.1038/s41598-020-76232-wPereira R.V. et al. Genotypic antimicrobial resistance characterization of E. coli from dairy calves at high risk of respiratory disease administered enrofloxacin or tulathromycin. Scientific Reports. 2020; 10: 19327. https://doi.org/10.1038/s41598-020-76232-wNiero G., Bortolaia V., Vanni M., Intorre L., Guardabassi L., Piccirillo A. High diversity of genes and plasmids encoding resistance to third-generation cephalosporins and quinolones in clinical Escherichia coli from commercial poultry flocks in Italy. Veterinary Microbiology. 2018; 216: 93–98. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2018.02.012Niero G., Bortolaia V., Vanni M., Intorre L., Guardabassi L., Piccirillo A. High diversity of genes and plasmids encoding resistance to third-generation cephalosporins and quinolones in clinical Escherichia coli from commercial poultry flocks in Italy. Veterinary Microbiology. 2018; 216: 93–98. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2018.02.012Crecencio R.B. et al. Antimicrobial susceptibility, biofilm formation and genetic profiles of Escherichia coli isolated from retail chicken meat. Infection, Genetics and Evolution. 2020; 84: 104355. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2020.104355Crecencio R.B. et al. Antimicrobial susceptibility, biofilm formation and genetic profiles of Escherichia coli isolated from retail chicken meat. Infection, Genetics and Evolution. 2020; 84: 104355. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2020.104355Макавчик С.А., Пушкина В.С., Кротова А.Л. Детекция Escherihia coli с продукцией бета-лактамаз и проблемы антибиотикотерапии в производстве. Международный вестник ветеринарии. 2022; (3): 37‒42. https://doi.org/10.52419/issn2072-2419.2022.3.37Makavchik S.A., Pushkina V.S., Krotova A.L. Detection of Escherichia coli with beta-lactamase production and problems of antibiotic therapy in poultry farming. International Journal of Veterinary Medicine. 2022; (3): 37‒42 (in Russian). https://doi.org/10.52419/issn2072-2419.2022.3.37Maciuca I.E. et al. Genetic Features of mcr-1 Mediated Colistin Resistance in CMY-2-Producing Escherichia coli From Romanian Poultry. Frontiers in Microbiology. 2019; 10: 2267. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02267Maciuca I.E. et al. Genetic Features of mcr-1 Mediated Colistin Resistance in CMY-2-Producing Escherichia coli From Romanian Poultry. Frontiers in Microbiology. 2019; 10: 2267. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02267Ebrahem A.F., El-Demerdash A.S., Orady R.M., Nabil N.M. Modulatory Effect of Competitive Exclusion on the Transmission of ESBL E. coli in Chickens. Probiotics and Antimicrobial Proteins. 2023. https://doi.org/10.1007/s12602-023-10095-1Ebrahem A.F., El-Demerdash A.S., Orady R.M., Nabil N.M. Modulatory Effect of Competitive Exclusion on the Transmission of ESBL E. coli in Chickens. Probiotics and Antimicrobial Proteins. 2023. https://doi.org/10.1007/s12602-023-10095-1Li T., Castañeda C.D., Miotto J., McDaniel C., Kiess A.S., Zhang L. Effects of in ovo probiotic administration on the incidence of avian pathogenic Escherichia coli in broilers and an evaluation on its virulence and antimicrobial resistance properties. Poultry Science. 2021; 100(3): 100903. https://doi.org/10.1016/j.psj.2020.11.072Li T., Castañeda C.D., Miotto J., McDaniel C., Kiess A.S., Zhang L. Effects of in ovo probiotic administration on the incidence of avian pathogenic Escherichia coli in broilers and an evaluation on its virulence and antimicrobial resistance properties. Poultry Science. 2021; 100(3): 100903. https://doi.org/10.1016/j.psj.2020.11.072Празднова Е.В. Антимутагенное действие пробиотиков как основа их биологического эффекта. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. Ростов-на-Дону. 2020; 266. https://www.elibrary.ru/xevoufPrazdnova E.V. Antimutagenic action of probiotics as a core biological effect. Doct. (Biology) Thesies. Rostov-on-Don. 2020; 266 (in Russian). https://www.elibrary.ru/xevoufAlam M.K., Alhhazmi A., DeCoteau J.F., Luo Y., Geyer C.R. RecA Inhibitors Potentiate Antibiotic Activity and Block Evolution of Antibiotic Resistance. Cell Chemical Biology. 2016; 23(3): 381–391. https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2016.02.010Alam M.K., Alhhazmi A., DeCoteau J.F., Luo Y., Geyer C.R. RecA Inhibitors Potentiate Antibiotic Activity and Block Evolution of Antibiotic Resistance. Cell Chemical Biology. 2016; 23(3): 381–391. https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2016.02.010Nuotio L., Schneitz C., Nilsson O. Effect of competitive exclusion in reducing the occurrence of Escherichia coli producing extended-spectrum β-lactamases in the ceca of broiler chicks. Poultry Science. 2013; 92(1): 250–254. https://doi.org/10.3382/ps.2012-02575Nuotio L., Schneitz C., Nilsson O. Effect of competitive exclusion in reducing the occurrence of Escherichia coli producing extended-spectrum β-lactamases in the ceca of broiler chicks. Poultry Science. 2013; 92(1): 250–254. https://doi.org/10.3382/ps.2012-02575Saliu E.-M., Vahjen W., Zentek J. Types and prevalence of extended-spectrum beta-lactamase producing Enterobacteriaceae in poultry. Animal Health Research Reviews. 2017; 18(1): 46–57. https://doi.org/10.1017/S1466252317000020Saliu E.-M., Vahjen W., Zentek J. Types and prevalence of extended-spectrum beta-lactamase producing Enterobacteriaceae in poultry. Animal Health Research Reviews. 2017; 18(1): 46–57. https://doi.org/10.1017/S1466252317000020

The authors declare that there are no conflicts of interest present.