Аннотация

Постоянное применение антибиотиков в нетерапевтических целях привело к тому, что представители родов Escherichia, Enterobacter, Klebsiella и Proteus являются резервуарами для генетических детерминант резистентности и способствуют распространению резистентности и контаминации сырья и продукции. Сегодня учеными ведется поиск альтернативных антибиотикам средств сохранения здоровья и поддержания высокой продуктивности птицы – про- и фитобиотиков, органических кислот и др. Целью работы являлось изучение влияния применения антибиотика и фитобиотика на энтеропатогенные бактерии в микробиомах цыплят-бройлеров.
Мы провели опыт in vitro c культивированием стандартного штамма Escherichia coli на питательных средах, содержавших антибиотики в подпороговых концентрациях в течение 37 суток. Оценили влияние низких доз антибиотиков на чувствительность изолятов. Исследовали микробиоценозы цыплят-бройлеров, получавших в качестве добавки к рациону антибиотик авиламицин А и фитобиотик на основе Brassica juncea, Linum usitatissimum и Nigella sativa L. Изучили видовой состав условно-патогенных Enterobacteriaceae, фенотипическую чувствительность к антибиотикам и генетические детерминанты резистентности. Провели анализ антимикробного потенциала фитобиотиков.
Культивирование in vitro стандартных штаммов E. coli в присутствии антибиотиков в дозах ниже минимальных показало, что на протяжении 37 суток резистентность к антибиотикам не развивалась. В смывах и образцах подстилки всех групп цыплят-бройлеров преобладали условно-патогенные грамотрицательные бактерии порядка Enterobacterales. На долю E. coli, Klebsiella pneumoniae и Proteus mirabilis приходилось более 30 % от всех выделенных штаммов. Введение в рацион бройлеров авиламицина А и фитобиотика повлияло на кокковую микрофлору и не сказалось на динамике родовидового состава Enterobacteriaceae. Изоляты K. pneumoniae имели высокий уровень фенотипической устойчивости к ципрофлоксацину и содержали гены blaDHA. Микробиота подстилки имеет значение в сохранении и циркуляции агентов резистентности при содержании бройлеров. Наименьший уровень устойчивости к ципрофлоксацину мы выявили в группе цыплят, которые получали только фитобиотик, наибольший – в группе с авиламицином А.
На коротких временных отрезках, сопоставимых со сроком выращивания бройлеров до убоя, изолированные in vitro бактерии, которые не имеют в геноме активных детерминант резистентности, сохраняют чувствительность к антибиотикам даже при постоянном контакте с ними. Применение фитобиотиков перспективно в технологии выращивания бройлеров в качестве дополнения к существующим рационам для снижения (отказа) количества применяемых кормовых антибиотиков.

Ключевые слова

Антибиотикорезистентность, энтеробактерии, антибиотик, фитобиотик, микробиом, бройлеры

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (РНФ), грант № 18-16-00040.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Chaplygina OS, Prosekov AYu, Vesnina AD. Determining the residual amount of amphenicol antibiotics in milk and dairy products. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(1):79–88. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074- 9414-2022-1-79-88
2. Li X, Aly SS, Su Z, Pereira RV, Williams DR, Rossitto P, еt al. Phenotypic antimicrobial resistance profiles of E. coli and Enterococcus from dairy cattle in different management units on a central California dairy. Clinical Microbiology. 2018;7. https://doi.org/10.4172/2327-5073.1000311
3. Spera AM, Esposito S, Pagliano P. Emerging antibiotic resistance: Carbapenemase-producing enterobacteria. Bad new bugs, still no new drugs. Infezioni in Medicina. 2019;27(4):357–364.
4. Gregova G, Kmet V. Antibiotic resistance and virulence of Escherichia coli strains isolated from animal rendering plant. Scientific Repots. 2020;10. https://doi.org/10.1038/s41598-020-72851-5
5. Lalak A, Wasyl D, Zając M, Skarżyńska M, Hoszowski A, Samcik I, et al. Mechanisms of cephalosporin resistance in indicator Escherichia coli isolated from food animals. Veterinary Microbiology. 2016;194:69–73. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2016.01.023
6. Ranjbar R, Moradi H, Harzandi N, Kheiri R, Khamesipour F. Integron-associated antibiotic resistance patterns in Escherichia coli strains isolated from human and animal sources in two provinces of Iran. Modern Technologies in Medicine. 2019;11(4):64–72. https://doi.org/10.17691/stm2019.11.4.07
7. Buberg ML, Mo SS, Sekse C, Sunde M, Wasteson Y, Witsø IL. Population structure and uropathogenic potential of extended-spectrum cephalosporin-resistant Escherichia coli from retail chicken meat. BMC Microbiology. 2021;21. https://doi.org/10.1186/s12866-021-02160-y
8. Chaplygina OS, Kozlova OV, Zharko MYu, Petrov AN. Assessing the biological safety of dairy products with residual antibiotics. Food Processing: Techniques and Technology. 2023;53(1):192–201. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-1-2427
9. Bezborodova NA, Sokolova OV, Shkuratova IA, Ryaposova MV, Lysova YaYu, Isakova MN, et al. Sensitivity and resistance of the microbiota of reproductive organs and mammary gland of cows to anti-microbial agents in cases of inflammation. International Journal of Biology and Biomedical Engineering. 2020;14:49–54. https://doi.org/10.46300/91011.2020.14.8
10. Reshadi P, Heydari F, Ghanbarpour R, Bagheri M, Jajarmi M, Amiri M, et al. Molecular characterization and antimicrobial resistance of potentially human‐pathogenic Escherichia coli strains isolated from riding horses. BMC Veterinary Research. 2021;17. https://doi.org/10.1186/s12917-021-02832-x
11. Poirel L, Madec J-Y, Lupo A, Schink A-K, Kieffer N, Nordmann P, et al. Antimicrobial resistance in Escherichia coli. Microbiology Spectrum. 2018;6(4). https://doi.org/10.1128/microbiolspec.ARBA-0026-2017
12. Аль-Хаммаш Н. М., Игнатенко А. В. Анализ антибиотикорезистентности микроорганизмов E. coli // Труды БГТУ. № 4. Химия, технология органических веществ и биотехнология. 2012. Т. 151. № 4. С. 173–175. https://www.elibrary.ru/SNMKSX
13. Velasova M, Smith RP, Lemma F, Horton RA, Duggett NA, Evans J, et al. Detection of extended-spectrum β-lactam, AmpC and carbapenem resistance in Enterobacteriaceae in beef cattle in Great Britain in 2015. Journal of Applied and Microbiology. 2019;126(4):1081–1095. https://doi.org/10.1111/jam.14211
14. Paitan Y. Current trends in antimicrobial resistance of Escherichia coli. In: Frankel G, Ron EZ, editors. Escherichia coli, a versatile pathogen. Cham: Springer; 2018. pp. 181–211. https://doi.org/10.1007/82_2018_110
15. Kaushik P, Anjay, Kumari S, Dayal S, Kumar S. Antimicrobial resistance and molecular characterisation of E. coli from poultry in Eastern India. Veterinaria Italiana. 2018;54(3):197–204.
16. Madec J-Y, Haenni M, Nordmann P, Poirel L. Extended-spectrum β-lactamase/AmpC- and carbapenemase-producing Enterobacteriaceae in animals: A threat for humans? Clinical Microbiology and Infection. 2017;23(11):826–833. https://doi.org/10.1016/j.cmi.2017.01.013
17. Köck R, Daniels-Haardt I, Becker K, Mellmann A, Friedrich AW, Mevius D, et al. Carbapenem-resistant Enterobacteriaceae in wildlife, food-producing, and companion animals: A systematic review. Clinical Microbiology and Infection. 2018;24(12):1241–1250. https://doi.org/10.1016/j.cmi.2018.04.004
18. Rozwandowicz M, Brouwer MSM, Fischer J, Wagenaar JA, Gonzalez-Zorn B, Guerra B, et al. Plasmids carrying antimicrobial resistance genes in Enterobacteriaceae. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 2018;73(5):1121–1137. https://doi.org/10.1093/jac/dkx488
19. Özbudak S. Phytobiotics and their roles in broiler nutrition. Journal of Poultry Research. 2019;16(1):23–29. https://doi.org/10.34233/jpr.465575
20. Sethiya NK. Review on natural growth promoters available for improving gut health of poultry: An alternative to antibiotic growth promoters. Asian Journal of Poultry Science. 2016;10(1):1–29. https://doi.org/10.3923/ajpsaj.2016.1.29