نویسندگان
1 کارشناس ارشد میکروبیولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، ایران
2 استادیار میکروبیولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، ایران
چکیده
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
 Introduction: Evolution and dissemination of multidrug-resistant Salmonella enterica isolates have been reported. Resistance to antibiotic within Salmonella serotypes is a serious global concern. Integrons are genetic units that participate in capturing and dissemination of mobile gene cassettes among Gram-negative microorganisms. Integron mobility is facilitated by transposons and plasmids.  Materials and methods: Antibiotic resistance phenotype of 32 Salmonella enterica isolates of animal origin which were collected during 2011â2012 were investigated. All samples were assessed by culture method and standard biochemical tests for identification of Salmonella strains. After DNA extraction, the presence of class I integron was examined by PCR .  Results: The most common resistant phenotypes were to cefalothin (100%), chloramphenicol (68/7%), ampicillin (62/5%), tetracycline (56/2%), amoxicillin/ clavulanate (50%), sulfamethoxazole (43/7%). Class 1 integrons were found in (55/5%) and (64.2 %) of Salmonella isolates from livestock and poultry respectively . Discussion and conclusion: Integron positive isolates had higher resistance to tetracycline, chloramphenicol, ampicillin sulfamethoxazole and amoxicillin / clavulanate compared with integron negative isolates. The ability of integrons to integrate resistance gene to antimicrobial agents makes them the main sources in the diffusion of antibiotic resistance .
کلیدواژهها [English]
مقدمه
مقاومت آنتی میکروبی به یک مشکل بهداشت عمومی در سراسر جهان تبدیل شده است که این امر، تاثیر مستقیمی بر ایمنی مواد غذایی دارد. بنابراین، نظارت بر پاتوژنهای منتقل شده از مواد غذایی دارای مخازن حیوانی، دارای اهمیت زیادی است (1). تقریبا در تمام کشورهای صنعتی جهان، سالمونلوز یکی از شایعترین بیماریهای منتقل شونده از طریق غذا است. استفاده گسترده از عوامل ضد میکروبی در تولید مواد غذایی حیوانی، میتواند زمینه افزایش مقاومت باکتریها نسبت به آنتی بیوتیکها و انتقال آن از طریق محصولات غذایی به انسان را فراهم کند (2). افزایش میزان عفونت با سالمونلای مقاوم در برابر داروهای ضد میکروبی نیازمند توجه ویژه ای است. مطالعات زیادی گویای ظهور سالمونلا انتریکا سروتیپ تیفی موریوم مقاوم به چند دارو (MDR) (2)، سالمونلا تولید کننده بتالاکتاماز طیف گسترده (ESBL) (3 و 4) و سویههای سالمونلا مقاوم در برابر فلوروکینولون است (2 و 5).در پژوهشهای متعددی از نقش عناصر ژنتیکی مرتبط با حدت و مقاومتهای آنتی بیوتیکی در مورد عفونتهای تهاجمی سالمونلا، گزارش شده است (4). بسیاری از ژنهای مسئول مقاومت در باکتریهای گرم منفی، بخشی از یک کاست ژن در اینتگرون هستند (6 و 7). اینتگرون حاوی یک ژن از خانواده λ اینتگراز است که نوترکیبی بین دو سایت هدف متمایز را انجام می دهد (8 و 9). اینتگرونها بر اساس مقایسه توالی اسید آمینه اینتگراز خود، کدگذاری شده و توسط ژن intIطبقهبندی می شوند. بر اساس مطالعات انجام شده در سالهای اخیر بیش از چهار نوع کلاس اینتگرون شناسایی شده است (10 و 11). بیشتر اینتگرونهای سویههای بالینی خانواده انتروباکترسهها، از کلاس 1 هستند (12). رایجترین کاست اینتگرون حاوی ژنهای مرتبط با مقاومت در برابر طیف وسیعی از عوامل ضد میکروبی، از جمله آنتی بیوتیکها، آنتی سپتیکها و دزانفاکتانتهاست(6 و 7). اینتگرونها از طریق ترانسپوزونها و پلاسمیدها انتشار ژنهای مقاومت در میان باکتریها را امکان پذیر میکنند. به نظر می رسد که حضور اینتگرون در سویهها، موجب افزایش مقاومت آنها نسبت به انواع آنتی بیوتیکهای رایج میشود.
بنابراین، کسب اینتگرون، یکی از عوامل مهم چند مقاومتی در میکروارگانیسمهای گرم منفی، به ویژه در باکتریهای روده ای در نظر گرفته شده است (7 و 13). کلاس 1 و 2 اینتگرون در سروتیپهای مختلف سالمونلا شناسایی شدهاند (14). در مطالعه حاضر، پروفایلهای مقاومت ضد میکروبی سالمونلا جدا شده در طول سالهای 1390 تا 1391 از نمونههای حیوانی مطالعه شد. علاوه بر این، توزیع کلاس 1 اینتگرون در میان جمعیت مقاوم در برابر دارو نیز بررسی شد.
مواد و روشها
نمونه گیری، کشت و آزمایشهای بیوشیمیایی
در مجموع 32 سویه سالمونلا از تابستان 1390 تا تابستان 1391 به ترتیب شامل14 جدایه گاوی و 18جدایه مرغی از نمونههای حیوانی دام و طیور بخش میکروبیولوژی دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساوه جمعآوری شدند. نمونهها به محیط کشت انتخابی سالمونلا شیگلا آگار و بیسموت سولفیت آگار (مرک[1]، ساخت آلمان) انتقال یافته و به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتیگراد گرمخانهگذاری شدند. کلونیهای مشکوک به سالمونلا توسط روشهای متداول میکروبیولوژی نظیر کشت در محیطهای TSI، لیزین آیرون آگار، سیترات، اوره، رنگ آمیزی گرم و آزمایشهای متیل رد وگس پروسکئور (مرک) شناسایی شدند. سپس آزمون سروتایپینگ با آنتی سرمهای اختصاصی سروار انجام شد (15). روش دیسک دیفیوژن برای تعیین حساسیت سویههای سالمونلا بر اساس پروتکل CLSI سال 2011 انجام شد. دیسکهای تهیه شده از شرکت پادتن طب برای تعیین حساسیت سویهها شامل: آمپی سیلین (10 میکروگرم)، تتراسایکلین (30 میکروگرم)، کلرامفنیکل (30 میکروگرم)، سولفامتوکسازول (250 میکروگرم)، نالیدیکسیک اسید (30 میکروگرم)، سفالوتین (30 میکروگرم)، سفتریاکسون (30 میکروگرم)، آمیکاسین (30 میکروگرم)، جنتامایسین (10 میکروگرم)، کانامایسین (10 میکروگرم) و آموکسی سیلین-کلاولانیک اسید (20-10 میکروگرم) بودند. اشریشیاکلی ATCC 25922 به عنوان یک سویه مرجع استفاده شد.
واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR)
ژنوم سویهها با استفاده از کیت (متابیون[2]، ساخت آلمان) استخراج شد. حضور کلاس 1 اینتگرون توسط تکنیک PCR (جدول1)، با استفاده از پرایمرهای خاص برای ژن intIدر همه سویهها مطالعه شد (15). مواد PCR از شرکت سیناژن ساخت ایران تهیه و واکنش در حجم ٢٥ میکرولیتر (5/2 میکرولیتر بافر X PCR 10، 5/1 میکرولیتر MgCl2 ٥٠ میلیمولار، یک میکرولیتر dNTP١٠ میلیمولار، 5/1 واحد آنزیم Taq پلی مراز، یک میکرولیتر با غلظت ١٠ میکرومولار از هر پرایمر، یک میکرولیتر DNA الگو) انجام شد. فرآیند PCR در دستگاه ترموسایکلر (اپندورف[3]، ساخت آلمان) شامل: 5 دقیقه در دمای 95 درجه سانتیگراد (واسرشت سازی ابتدایی)، 35 سیکل 30 ثانیه در 95 درجه سانتیگراد (واسرشتسازی)، 30 ثانیه در 53 درجه سانتیگراد (اتصال پرایمر)، یک دقیقه در 72 درجه سانتیگراد (گسترش پرایمر) و در نهایت،10 دقیقه در 72 درجه سانتیگراد (گسترش نهایی) انجام شد. محصول PCR بر روی ژل آگاروز یک درصد با دستگاه (بیوراد[4]، ساخت آمریکا) الکتروفورز و با نور ماورابنفش مشاهده شد.
جدول 1- طول قطعه و توالی پرایمرها intI
توالی پرایمرها́3-́5 |
ژن |
طول قطعه |
منبع |
F- ACGAGCGCAAGGTTTCGGT R- GAAAGGTCTGGTCATACATG |
IntI |
565 bp |
16 |
نتایج
از میان سویههای مورد مطالعه، 9/12 درصد تنها نسبت به یک آنتیبیوتیک و 87 درصد دارای مقامت چندگانه (حداقل به 3 گروه آنتی بیوتیک) بودند. در مجموع، 14 نمونه از 18 نمونه جدا شده از دام (7/77 درصد) و 14 از 14 نمونه جدا شده از طیور (100 درصد) دارای مقاومت چندگانه [5]، بودند. در رایجترین فنوتیپها میانگین مقاومت به سفالوتین (100 درصد)، کلرامفنیکل (7/68 درصد)، آمپی سیلین (5/62 درصد)، تتراسایکلین (2/56/ درصد)، آموکسی سیلین/ کلاولانیک اسید (50 درصد) و سولفامتوکسازول (7/43 درصد) شناسایی شدند. مقاومت به نالیدیکسیک اسید (7/11 درصد)، کانامایسین (8/5 درصد)، سفتریاکسون (صفر درصد)، جنتامایسین (صفر درصد) و آمیکاسین (صفر درصد) مشاهده شد. سویههای مقاوم در برابر سولفامتوکسازول (5/78 درصد) حامل کلاس 1 اینتگرون بودند. اینتگرون در سویههای تیفی موریوم دامی 5/55 درصد و طیور 2/64 درصد مشاهده شد (شکل1). جدول 2 مقاومت آنتی بیوتیکی در سویههای سالمونلا اینتگرون مثبت و منفی را نشان می دهد.
جدول 2- مقاومت آنتی بیوتیکی در سویههای سالمونلا اینتگرون مثبت و منفی
|
سفالوتین |
سفتریاکسون |
آمپی سیلین |
جنتامایسین |
کانامایسین |
آمیکاسین |
نالیدیکسیک اسید |
سولفامتوکسازول |
آموکسی سیلین-کلاولانیک اسید |
کلرامفنیکل |
تتراسایکلین |
طیور + |
100 |
صفر |
8/88 |
صفر |
صفر |
صفر |
2/22 |
7/77 |
5/55 |
100 |
8/88 |
دامی + |
100 |
صفر |
60 |
صفر |
صفر |
صفر |
صفر |
40 |
60 |
60 |
40 |
طیور- |
100 |
صفر |
80 |
صفر |
صفر |
صفر |
20 |
20 |
20 |
60 |
80 |
دامی- |
100 |
صفر |
50 |
صفر |
25 |
صفر |
25 |
25 |
50 |
50 |
25 |
+ اینتگرون مثبت، - اینتگرون منفی
شکل 1- الکترفورز ژل آگاروز محصول ژن اینتگرون با PCR: ردیف M مارکر ( DNA ladder)، ردیف2 و 3 سویه سالمونلا دارای ژن intI، ردیف 1 کنترل مثبت (باند 565 جفت باز)
بحث و نتیجه گیری
در مطالعه حاضر، میزان گسترده ای از مقاومت نسبت به چندین گروه از آنتی بیوتیکهای رایج مانند کلرامفنیکل، آمپیسیلین، تتراسایکلین و سولفونآمیدها در سویههای سالمونلا مشاهده شد. این یافتهها تعجب آور نیست، زیرا اینگونه آنتی بیوتیکها در سیستمهای مدرن پرورش حیوانات استفاده می شوند (17 و 18). شیوع بالای مقاومت به سولفامتوکسازول (43 درصد) نشان دهنده استفاده زیاد سولفونآمید در حیوانات تولید کننده مواد غذایی است. اینتگرونها نقش قابل توجهی در کسب مقاومت ضد میکروبی باکتریها نسبت به آنتیبیوتیکهای مختلف دارند (7 و 13). 5/78 درصد از سویههای سالمونلای مقاوم در برابر سولفونآمیدها، حضور اینتگرون را نشان دادند. بیشترین مقاومت چندگانه دارویی در خانواده انتروباکتریاسه با حضور اینتگرون گزارش شده است (19،20 و 21). به دلیل حضور بیش از 60 کاست ژنی، وجود اینتگرونها باعث افزایش ویرولانس باکتری زنوتیک می شود، به ویژه هنگامی که حضور کلاس 1 اینتگرون شناسایی شود (19). در این مطالعه، 28 مورد از 32 سویه مقاومت چندگانه را نسبت به آنتی بیوتیکهای رایج نشان دادند. این شرایط میتواند راه حل درمانی برای بیماریهای تهاجمی تولید شده توسط سالمونلا را کاهش دهد و احتمال شکست در درمان را به ویژه به دلیل حضور سویههای مقاوم به فلوروکینولون و بتالاکتام افزایش دهد (22). نتایج مطالعه حاضر با پژوهشهای ماجتانووا و همکاران[vi] در سال 2010 که بیشترین مقاومت جدایهها را نسبت به سولفامتوکسازول، آمپیسیلین و تتراسایکلین گزارش میکند، و نیز نتایج پژوهش توروو همکاران[vii] در سال 2011 که بالاترین مقاومت جدایهها را نسبت به آمپیسیلین، آموکسی سیلین-کلاولانیک اسید، سولفامتوکسازول، تتراسایکلین و کلرامفنیکل گزارش می کند، مطابقت دارد (23 و 24). نتایج الگوی مقاومت جدایههای این تحقیق با نتایج مقاومت جدایههای انسانی حاصل از مطالعه رنجبر و همکاران[viii] در سال 2009 که بیشترین مقاومت را نسبت به تتراسایکلین، آمپی سیلین و کلرامفنیکل و نیز نتایج مطالعه رجایی و همکاران[ix] در سال 2011 که بیشترین مقاومت را نسبت به تتراسایکلین، سولفامتوکسازول، گزارش میکند مطابقت دارد (25 و 26). دادههای پژوهش حاضر با نتایج پژوهش سلطان دلالو همکاران[x] در سال 2009 که بیشترین مقاومت نمونههای جدا شده از جوجه و گاو نسبت به نالیدیکسیک اسید، تتراسایکلین را گزارش میکند، مطابقت ندارد (27). دلایل این اختلاف میتواند به تفاوت در نوع سویهها، زمان نمونهگیری و میزان شیوع پلاسمیدهای حاوی ژنهای مقاومت آنتیبیوتیکی مرتبط باشد. کلاس 1 اینتگرون بیشتر در سویههای سالمونلا یافت میشود. با توجه به این، وناسن زندبرگ و همکاران[xi] حضور 43 درصدی کلاس 1 اینتگرون را در سویههای جدا شده از حیوانات و انسان و گلدستاین و همکاران[xii] 5/61 درصد در سویههای سالمونلا جدا شده از مرغ را گزارش کردند (28 و 29). در مطالعه گبریس[xiii]، 75 در صد از سویههای جدا شده از خوک، دارای مقاومت چندگانه و متعلق به کلاس 1 اینتگرون بودند (30). به همین ترتیب، نتایج پژوهش مایکل و همکاران[xiv] نیز حاکی از این بود که در 6/41 درصد از سویهها این عناصر مولکولی مشاهده می شوند (31). همچنین، در مطالعه دیگر توسط پیرانوو همکاران[xv] در برزیل، از 135 سویه سالمونلا 55 مورد حضور کلاس 1 اینتگرون را نشان دادند (32). در مطالعات دیگر در ایران، توسط فیروزه و همکاران[xvi]، 6/41 درصد از سویههای سالمونلای انسانی حامل کلاس 1 اینتگرون بوند. همچنین، مطالعات ناغونی و همکاران[xvii] شیوع بالای اینتگرون را در بین سویههای سالمونلا MDR نشان دادند (33 و 34). حضور شایع این عناصر ژنتیکی در میان سویههای سالمونلا، گویای ارتباط کاهش حساسیت به داروهای انتخابی و استفاده نا مناسب از داروهای ضد میکروبی جایگزین در زمینههای مختلف و گسترش عوامل مقاومت است. در حال حاضر سفالوسپورینهای طیف گسترده مانند سفوتاکسیم، سفتازیدیم، سفتریاکسون و فلوروکینولونها داروهای انتخابی برای درمان عفونتهای سالمونلاست (33).
نتایج این پژوهش بیانگر این مطلب است که ارتباط تنگاتنگی بین جدایههای سالمونلا MDR و حضور کلاس 1 اینتگرون وجود دارد. از یک سو سویههای اینتگرون مثبت، در مقایسه با سویههای اینتگرون منفی مقاومت بیشتری به تتراسایکلین، کلرامفنیکل، سولفامتوکسازول، آمپی سیلین و آموکسیسیلین/ کلاولانیک اسید ، در دام و طیور داشتند. از سوی دیگر، سویههای دامی اینتگرون منفی نیز مقاومت بالایی نسبت به کانامایسین و نالیدیکسیک اسید داشتند. این یافتهها نشانگر آن است که فنوتیپ مقاومت در میان سویههای سالمونلا، نه تنها به علت حضور کلاس 1 اینتگرون بلکه میتواند به حضور دیگر کلاسهای اینتگرون و یا عناصرهای ژنتیکی دیگر مانند ترانسپوزونها مرتبط باشد (33). ارتباط معنیداری بین حضور کلاس 1 اینتگرون و مقاومت به سولفونآمید، کلرامفنیکل، آمپی سیلین، تتراسایکلین، استرپتومایسین و تری متوپریم وجود دارد در حالیکه مقاومت به آنتیبیوتیکهای دیگر مستقل از اینتگرون است (35). حیوانات تولید کننده مواد غذایی، ممکن است به طور همزمان به عنوان یک مخزن از اینتگرون و حامل ژنهای مقاومت به آنتی بیوتیک محسوب شوند. در نتیجه امکان دارد که محصولات تولیدی در زنجیره غذایی، به عنوان منابع سویههای MDR در نظر گرفته شوند. استفاده از آنتیبیوتیکهای خاص به مدت طولانی، ممکن است به انتخاب اینتگرونهای حامل عناصر ژنتیکی کمک کند. اگر چه عوامل دیگر مربوط به مقاومت، به طور غیر مستقیم ممکن است به گسترش نیچ آنها منجر شود. نظارت بر تغییرات کاست ژن اینتگرون در جمعیت سالمونلا میتواند به جلوگیری از گسترش عوامل تعیین کننده مقاومت در برابر آنتیبیوتیکها از طریق زنجیره غذایی از حیوانات به انسان کمک کند.