ivmМеждународный вестник ветеринарииInternational Journal of Veterinary Medicine2072-2419SpbGUVM Publishing House10.52419/issn2072-2419.2024.3.67ivm-1447Research ArticleИНФЕКЦИОННЫЕ БОЛЕЗНИINFECTIOUS DISEASESСравнительный анализ распространенности генов антибиотикорезистентности в микробиоме кишечника поросят, коров и кур-бройлеровComparative analysis of the prevalence of antibiotic resistance genes in the intestine microbiome of piglets, cows and broiler chickenshttps://orcid.org/0000-0001-9028-0613СыромятниковМ. Ю.SyromyatnikovM. Yu.

Сыромятников М.Ю. – кан. биол. наук, доц., вед. науч. сотр. 

Syromyatnikov M.Yu. – PhD in Biological Sciences, Associate Professor, Leading Researcher

mihan.vrn@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0918-3547НестероваЕ. Ю.NesterovaE. Yu.

Нестерова Е.Ю. – мл. науч. сотр. 

Nesterova E.Yu. – Junior Researcher

https://orcid.org/0000-0003-4411-9372КотаревВ. И.KotarevV. I.

Котарев В.И. – д-р с-х. наук, проф., гл. науч. сотр. 

Kotarev V.I. – PhD in Agricultural Sciences, Professor, Сhief Researcher

https://orcid.org/0000-0002-1673-9892ЛядоваЛ. В.LyadovaL. V.

Лядова Л.В. – канд. с-х. наук, доц., вед. науч. сотр. 

Lyadova L.V. – PhD in Agricultural Sciences, Associate Professor, Leading Researcher 

https://orcid.org/0000-0002-5881-0845БураковаЕ. Ю.BurakovaI. Yu.

Буракова Е.Ю. – мл. науч. сотр. 

Burakova I.Yu. – Junior Researcher

https://orcid.org/0000-0001-5457-1325МихайловЕ. В.MikhaylovE. V.

Михайлов Е.В. – канд. ветеринар. наук, вед. науч. сотр. 

Mikhaylov E.V. – PhD in Veterinary Sciences, Leading Researcher

ФГБОУВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»; ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии»РоссияVoronezh State University of Engineering Technology; All-Russian Veterinary Research Institute of Pathology, Pharmacology and TherapyRussian FederationФГБОУВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»РоссияVoronezh State University of Engineering TechnologyRussian FederationФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии»РоссияAll-Russian Veterinary Research Institute of Pathology, Pharmacology and TherapyRussian Federation202420122024036776Copyright © Сыромятников М.Ю., Нестерова Е.Ю., Котарев В.И., Лядова Л.В., Буракова Е.Ю., Михайлов Е.В., 20242024Сыромятников М.Ю., Нестерова Е.Ю., Котарев В.И., Лядова Л.В., Буракова Е.Ю., Михайлов Е.В.Syromyatnikov M.Y., Nesterova E.Y., Kotarev V.I., Lyadova L.V., Burakova I.Y., Mikhaylov E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vetjournal.spbguvm.ru/jour/article/view/1447

Антибиотикорезистентность является серьезной проблемой аграрного сектора экономики во всем мире. Бактерии кишечника животных может являться резервуаром для генов антибиотикорезистентности. Целью работы явился сравнительный анализ распространенности генов антибиотикорезистентности в кишечном микробиоме коров, кур-бройлеров и свиней, с помощью метода высокопроизводительного секвенирования. В качестве поискового объектов исследования выступал содержимое кишечнике поросят (n=6), коров (n=6) и кур-бройлеров (n=6), собранных в хозяйствах Воронежской области. Cеквенирование проводили на платформе DNBSEQ-G50 (MGI, Китай). Для идентификации генов устойчивости к антибиотикам полученные последовательности после выравнивания сопоставляли с эталонными последовательностями ARG, извлеченными из единой кластеризованной базы данных. Наибольшее количество генов устойчивости к антибиотикам было детектировано у поросят (25 генов). Распространенность генов антибиотикорезистентности среди кур-бройлеров и коров была существенно ниже, 3 и 1 ген соответственно. Биоинформатический анализ секвенированных последовательностей установил широкую распространенность генов резистентности к тетрациклинам (TetW) и аминогликозидам (Aph3-III). Среди носителей генов антибиотикорезистентности были идентифицированы опасные для здоровья животных и человека виды, среди которых Clostridioides difficile, Streptococcus suis, Trueperella pyogenes, Campylobacter coli и Campylobacter jejuni. В кишечном микробиоме был идентифицирован патогенный штамм Staphylococcus aureus, геном которого обладал генами устойчивости к противомикробным препаратам тетрациклиновой (TetL), стрептомициновой (Ant6-Ia) и аминогликозидной (Sat4A) группам. В то же время установлено, что более 60% бактерий, в содержимом кишечнике поросят, обладающих геном резистентности к тетрациклинам TetW, относились к роду Lactobacillus. Обнаруженные гены устойчивости к антибиотикам у патогенов могут нести угрозу здоровью поголовья животных в связи неэффективностью будущей антибиотикотерапии.

Antibiotic resistance is a serious problem in the agricultural sector of the economy worldwide. The intestines of animals can be a reservoir for antibiotic resistance genes. The aim of the work was a comparative analysis of the prevalence of antibiotic resistance genes in the intestinal microbiome of cows, broiler chickens and pigs using highthroughput sequencing. The largest number of antibiotic resistance genes was detected in piglets (25 genes). The prevalence of antibiotic resistance genes among broiler chickens and cows was significantly lower, 3 and 1 gene, respectively. Bioinformatics analysis of the sequences established a wide prevalence of resistance genes to tetracyclines (TetW) and aminoglycosides (Aph3-III). Among the carriers of antibiotic resistance genes, species dangerous to animal and human health were identified, including Clostridioides difficile, Streptococcus suis, Trueperella pyogenes, Campylobacter coli, Campylobacter jejuni and Staphylococcus aureus. At the same time, it was established that more than 60% of bacteria in piglet feces possessing the tetracycline resistance gene TetW belonged to the genus Lactobacillus. The detected antibiotic resistance genes in pathogens may pose a threat to the health of livestock due to the ineffectiveness of future antibiotic therapy.

антибиотикорезистентностькурысвиньикрупный рогатый скотвысокопроизводительное секвенированиеantibiotic resistancechickenspigscattlehigh-throughput sequencingThe research was carried out within the state assignment of Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (project FZGW-2024-0003).ReferencesМурленков Н.В. Проблемы и факторы развития антибиотикорезистентности в сельском хозяйстве / Н.В. Мурленков // Биология в сельском хозяйстве. ‒ 2019. ‒ Т. 25. ‒ № 4. ‒ С.11-14.Murlenkov N.V. Problems and factors of development of antibiotic resistance in agriculture / N.V. Murlenkov // Biology in agriculture. 2019:25(4):11-14 (In Russ).Manyi-Loh C. Antibiotic use in agriculture and its consequential resistance in environmental sources: potential public health implications / C. Manyi-Loh, S. Mamphweli, E. Meyer[et al.] // Molecules. ‒ 2018. ‒ Vol. 23. ‒ № 4. ‒ 795 p. ‒ DOI 10.3390/molecules23040795.Manyi-Loh C. Antibiotic use in agriculture and its consequential resistance in environmental sources: potential public health implications / C. Manyi-Loh, S. Mamphweli, E. Meyer [et al.] // Molecules. 2018:23 (4):795. ‒ DOI 10.3390/molecules23040795.Winkworth-Lawrence C. Antibiotic resistance genes in freshwater biofilms may reflect influences from high-intensity agriculture / C. Winkworth-Lawrence, K. Lange // Microbial Ecology. ‒ 2016. ‒ Vol. 72. ‒ № 4. ‒ P. 763-772. ‒ DOI 10.1007/s00248-016-0740-x.Winkworth-Lawrence C. Antibiotic resistance genes in freshwater biofilms may reflect influences from high-intensity agriculture / C. Winkworth-Lawrence, K. Lange // Microbial Ecology. 2016:72(4):763-772. ‒ DOI 10.1007/s00248-016-0740-x.Baynes R.E. Health concerns and management of select veterinary drug residues / R.E. Baynes, K. Dedonder, L. Kissell[et al.] // Food and Chemical Toxicology. ‒ 2016. ‒ Vol. 88. ‒ P. 112-122. ‒ DOI 10.1016/j.fct.2015.12.020.Baynes R.E. Health concerns and management of select veterinary drug residues / R.E. Baynes, K. Dedonder, L. Kissell[et al.] // Food and Chemical Toxicology. 2016:88:112-122. ‒ DOI 10.1016/j.fct.2015.12.020.Пруцаков С.В. Изучение вирулентных свойств выделенных изолятов Pseudomonas aeruginosa // С.В. Пруцаков, И.А. Болоцкий, В.И. Семенцов [идр.] // Ветеринария Кубани. ‒ 2011. ‒ №1. ‒ С. 16-20.Prutsakov S.V. Study of virulence properties of isolated Pseudomonas aeruginosa isolates // S.V. Prutsakov, I.A. Bolotsky, V.I. Semenov [et al.] // Veterinary Science of Kuban. 2011:1:16-20 (In Russ).Скориков А.В. Антибиотикорезистентность штаммов Pseudomonas aeruginosa в свиноводческих хозяйствах Краснодарского края / А.В. Скориков, Н.Ю. Басова, Р.А. Кривонос [и др.] // Ветеринария Кубани. ‒ 2018. ‒ № 2. ‒ С 5-7.Skorikov A.V. Antibiotic resistance of Pseudomonas aeruginosa strains in pig farms of Krasnodar Krai / A.V. Skorikov, N.Yu. Basova, R.A. Krivonos [et al.] // Veterinary Science of Kuban. 2018:2:5-7 (In Russ).Артемьева О.А. Антибиотикорезистентность штаммов Staphylococcus aureus, выделенных из молока высокопродуктивных коров / О.А. Артемьева, Д.А. Никанова, Е.Н. Котковская [и др.] // Сельскохозяйственная биология. ‒ 2016. ‒ T. 51. ‒ № 6. ‒ C. 867-874. ‒ DOI 10.15389/agrobiology.2016.6.867rus.Artemyeva O.A. Antibiotic resistance of Staphylococcus aureus strains isolated from milk of high-yielding cows / O.A. Artemyeva, D.A. Nikanova, E.N. Kotkovskaya [et al.] // Agricultural biology. 2016:51 (6):867-874. ‒ DOI 10.15389/agrobiology.2016.6.867rus (In Russ).Кривоногова А.С. Динамика антимикробной резистентности энтерококков на молочно-товарной ферме / А.С. Кривоногова, А.Г. Исаева, О.В. Соколова [и др.] // Ветеринария Кубани. ‒ 2021. ‒ №4. ‒ С 1- 6. ‒ DOI 10.33861/2071-8020-2021-4-9-12.Krivonogova A.S. Dynamics of antimicrobial resistance of enterococci on a dairy farm / A.S. Krivonogova, A.G. Isaeva, O.V. Sokolova [et al.] // Veterinary Science of Kuban. 2021:4:1-6. ‒ DOI 10.33861/2071-8020-2021-4-9-12 (In Russ).Кривоногова А.С. Антибиотикорезистентность Enterobacter iaceae в микробиомах цыплят-бройлеров / А.С. Кривоногова, И.М. Донник, А.Г. Исаева [и др.] // Техника и технология пищевых производств. ‒ 2023. ‒ Т. 53. ‒ № 4. ‒ C. 710-717. ‒ DOI 10.21603/2074-9414-2023-4-2472.Krivonogova A.S. Antibiotic resistance of Enterobacter iaceae in the microbiomes of broiler chickens / A.S. Krivonogova, I.M. Donnik, A.G. Isaeva [et al.] // Equipment and technology of food production. 2023:53 (4):710-717. ‒ DOI 10.21603/2074-9414-2023-4-2472 (In Russ).Сыромятников М.Ю. Анализ генов антибиотикорезистентности Escherichia coli из кишечника поросят с диареей / М. Ю. Сыромятников, С.В. Шабунин, Е.Ю. Нестерова [и др.] // Ученые записки учреждения образования "Витебская ордена "Знак Почета" государственная академия ветеринарной медицины". ‒ 2024. ‒ Т. 60. ‒ № 2. ‒ С. 95-100. ‒ DOI 10.52368/2078-0109-2024-60-2-95-100.Syromyatnikov M.Yu. Analysis of antibiotic resistance genes of Escherichia coli from the intestines of piglets with diarrhea / M. Yu. Syromyatnikov, S.V. Shabunin, E.Yu. Nesterova [et al.] // Scientific notes of the educational institution "Vitebsk Order of the Badge of Honor State Academy of Veterinary Medicine". 2024:60(2):95-100. ‒ DOI 10.52368/2078-0109-2024-60-2-95-100 (In Russ).Spigaglia P. Clostridioides difficile in pigs and dairy cattle in northern italy: prevalence, characterization and comparison between animal and human strains / P. Spigaglia, F. Barbanti, S. Faccini [et al.] // Microorganisms. ‒ 2023. ‒ Vol. 11. ‒ № 7. ‒ 1738 p. ‒ DOI 10.3390/microorganisms11071738.Spigaglia P. Clostridioides difficile in pigs and dairy cattle in northern italy: prevalence, characterization and comparison between animal and human strains / P. Spigaglia, F. Barbanti, S. Faccini [et al.] // Microorganisms. 2023:11(7):1738. ‒ DOI 10.3390/microorganisms11071738.Sandhu B.K. Clostridioides difficile / B.K. Sandhu, S.M. McBride // Trends Microbiology. ‒ 2018. ‒ Vol. 26. ‒ № 12. ‒ P. 1049-1050. ‒ DOI 10.1016/j.tim.2018.09.004.Sandhu B.K. Clostridioides difficile / B.K. Sandhu, S.M. McBride // Trends Microbiology. ‒ 2018. ‒ Vol. 26. ‒ № 12. ‒ P. 1049-1050. ‒ DOI 10.1016/j.tim.2018.09.004.Rzewuska M. Pathogenicity and virulence of trueperellapyogenes: a review / M. Rzewuska, E. Kwiecień, D. Chrobak-Chmiel [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. ‒ 2019. ‒ Vol. 20. ‒ № 11. ‒ P. 2737. ‒ DOI 10.3390/ijms20112737.Rzewuska M. Pathogenicity and virulence of trueperellapyogenes: a review / M. Rzewuska, E. Kwiecień, D. Chrobak-Chmiel [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. 2019:20(11):2737. ‒ DOI 10.3390/ijms20112737.Alfredson D.A. Antibiotic resistance and resistance mechanisms in Campylobacter jejuni and Campylobacter coli / D.A. Alfredson, V. Korolik // FEMS Microbiology Letters. ‒ 2007. ‒ Vol. 277. ‒ № 2. ‒ P. 123-32. ‒ DOI 10.1111/j.1574-6968.2007.00935.x.Alfredson D.A. Antibiotic resistance and resistance mechanisms in Campylobacter jejuni and Campylobacter coli / D.A. Alfredson, V. Korolik // FEMS Microbiology Letters. 2007:277(2):123-32. ‒ DOI 10.1111/j.1574-6968.2007.00935.x.Mehat J.W. Campylobacter jejuni and Campylobacter coliautotransporter genes exhibit lineage-associated distribution and decay / J.W. Mehat, R.M. La Ragione, A.H.M. van Vliet // BMC Genomics. ‒ 2020. ‒ Vol. 21. ‒ № 1. ‒ 314 p. ‒ DOI 10.1186/s12864-020-6704- z.Mehat J.W. Campylobacter jejuni and Campylobacter coliautotransporter genes exhibit lineage-associated distribution and decay / J.W. Mehat, R.M. La Ragione, A.H.M. van Vliet // BMC Genomics. 2020:21(1):314 p. ‒ DOI 10.1186/s12864-020-6704- z.Jiang X. Synergistic pathogenicity of avian orthoreovirus and Staphylococcus aureus on SPF chickens / X. Jiang, D. He, L. Gao [et al.] // Poultry Science. ‒ 2023. ‒ Vol. 102. ‒ № 10. ‒ P. 102996. ‒ DOI 10.1016/j.psj.2023.102996.Jiang X. Synergistic pathogenicity of avian orthoreovirus and Staphylococcus aureus on SPF chickens / X. Jiang, D. He, L. Gao [et al.] // Poultry Science. 2023:102 (10):102996. ‒ DOI 10.1016/j.psj.2023.102996.

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