Сравнительный анализ распространенности генов антибиотикорезистентности в микробиоме кишечника поросят, коров и кур-бройлеров

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.

1. Мурленков Н.В. Проблемы и факторы развития антибиотикорезистентности в сельском хозяйстве / Н.В. Мурленков // Биология в сельском хозяйстве. ‒ 2019. ‒ Т. 25. ‒ № 4. ‒ С.11-14.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.