Развитие антибиотикорезистентности микроорганизмов у цыплят-бройлеров под влиянием ветеринарных антибиотиков и пробиотика

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. 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. 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.

1. Smith 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.2018.04.027

2. Phillips 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/dkg483

3. Нитяга 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/vkaiyh

4. Мережко 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/tschhb

5. Argudín M.A. et al. Bacteria from Animals as a Pool of Antimicrobial Resistance Genes. Antibiotics. 2017; 6(2): 12. https://doi.org/10.3390/antibiotics6020012

6. Al-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-19-089

7. Dolliver 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/jeq2006.0266

8. Livak 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.2001.1262

9. Федорчук 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/evgzvf

10. Liu 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)00424-7

11. Rubab 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/antibiotics10040344

12. Ma 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.04795-22

13. Pereira 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-w

14. Niero 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.2018.02.012

15. Crecencio 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.2020.104355

16. Макавчик 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/issn2072-2419.2022.3.37

17. Maciuca 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.2019.02267

18. Ebrahem 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/s12602-023-10095-1

19. Li 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.2020.11.072

20. Празднова 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/xevouf

21. Alam 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.2016.02.010

22. Nuotio 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.2012-02575

23. Saliu 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