Monitoraggio interno

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12529 (2023) Citare questo articolo

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Campylobacter jejuni e Campylobacter coli sono importanti patogeni zoonotici di origine alimentare e motivo di preoccupazione a causa della crescente tendenza alla resistenza antimicrobica. È stato condotto uno studio di sorveglianza a lungo termine su animali di diverse fasce d’età in cinque allevamenti di bovini da latte per studiare la diversità all’interno dell’azienda agricola e le dinamiche di trasmissione del Campylobacter resistente nel corso del tempo. Il fenotipo di resistenza degli isolati circolanti (170 C. jejuni e 37 C. coli) è stato determinato mediante microdiluizione in brodo e una selezione di 56 isolati è stata sequenziata con l'intero genoma utilizzando la tecnologia di sequenziamento a frammenti lunghi Oxford-Nanopore, ottenendo genomi completamente risolti e circolarizzati (sia cromosomi che plasmidi). C. jejuni è stato isolato da tutti gli allevamenti mentre C. coli è stato isolato solo da due allevamenti, ma i tassi di resistenza erano più elevati in C. coli rispetto a C. jejuni e nei vitelli rispetto agli animali adulti. Alcuni genotipi (ad es. ST-48, gyrA_T86I/tet(O)/blaOXA-61 nell'allevamento F1; ST-12000, aadE-Cc/tet(O)/blaOXA-489 nell'allevamento F4) sono persistiti durante lo studio mentre altri sono stati riscontrati solo sporadicamente rilevato. L'acquisizione di geni extracellulari da altri isolati e gli eventi mutazionali intracellulari sono stati identificati come i processi che hanno portato all'emergenza di genotipi resistenti che si sono diffusi all'interno degli allevamenti. Il monitoraggio con il sequenziamento della Oxford Nanopore Technologies ha contribuito a decifrare la complessa epidemiologia molecolare alla base della diffusione all'interno dell'azienda agricola del Campylobacter resistente.

La campilobatteriosi è la principale causa di gastroenterite batterica umana nei paesi industrializzati e le specie Campylobacter jejuni e Campylobacter coli sono i principali responsabili. Dopo il pollame, i bovini sono considerati una delle principali fonti di trasmissione del Campylobacter all'uomo attraverso il consumo di cibo e/o acqua contaminati o tramite il contatto diretto con gli animali o le loro feci1. Poiché le infezioni da Campylobacter sono generalmente autolimitanti, la terapia antimicrobica è indicata solo nelle infezioni sistemiche e gravi. Tuttavia, i campilobatteri resistenti agli antimicrobici sono motivo di preoccupazione perché mettono a rischio le opzioni di trattamento delle infezioni. I fluorochinoloni (FQ) e le tetracicline, spesso prescritti come terapia empirica per la diarrea2, hanno un'efficacia ridotta a causa degli elevati livelli di resistenza. I macrolidi sono quindi diventati gli antimicrobici di scelta per i casi confermati in laboratorio di campilobatteriosi grave3,4.

I nostri precedenti risultati, basati su studi epidemiologici trasversali condotti nei Paesi Baschi (nord della Spagna), hanno dimostrato che i bovini da latte rappresentano un importante serbatoio di Campylobacter resistente5,6 e che la prevalenza della resistenza agli antimicrobici di importanza critica dal punto di vista medico, come i FQ, è in aumento mentre la resistenza ai macrolidi rimane bassa6,7. L'acquisizione di alcuni tratti di resistenza antimicrobica è stata associata ad un aumento della fitness batterica (ad esempio la mutazione puntiforme C257T nel gene gyrA)8,9 mentre altri portano a una diminuzione della fitness (ad esempio la mutazione puntiforme 2075G nel gene 23S rRNA)10,11. In una certa misura, ciò potrebbe spiegare gli alti tassi di resistenza al FQ attualmente osservati e i bassi tassi di resistenza ai macrolidi nel Campylobacter spp. dal bestiame12.

Diversi studi hanno riportato variabilità nei modelli di eliminazione fecale del Campylobacter associata all'età e differenze nella persistenza all'interno dell'azienda agricola di genotipi distinti 13,14,15. Tuttavia, le dinamiche di trasmissione all’interno della mandria dei genotipi resistenti non sono state completamente chiarite e esistono ancora lacune per quanto riguarda la diffusione della resistenza agli antibiotici. Considerando l'elevata correlazione tra l'inferenza della resistenza basata sul fenotipo utilizzando le concentrazioni minime inibenti (MIC) e il genotipo utilizzando il sequenziamento dell'intero genoma (WGS) nel Campylobacter16 e la potenza del WGS per la caratterizzazione genomica approfondita dei batteri17, in questo caso è stato condotto uno studio longitudinale in cinque allevamenti di bovini da latte per un periodo di 16 mesi per indagare se alcuni genotipi resistenti potrebbero essere più adatti alla colonizzazione della mandria a lungo termine. I test di sensibilità antimicrobica fenotipica e il WGS sono stati combinati per caratterizzare gli isolati recuperati da animali di diversi gruppi di età (vitelli, manze e vacche in lattazione) raccolti nel tempo. Per garantire assemblaggi completi di genomi e plasmidi batterici circolari e ottenere informazioni accurate sulla posizione dei geni di resistenza antimicrobica (ARG), è stato utilizzato il sequenziamento a lunga lettura basato sulla tecnologia Oxford Nanopore (ONT). Comprendere la complessa epidemiologia e dinamica dell’acquisizione e della diffusione della resistenza agli antibiotici in C. jejuni e C. coli all’interno degli allevamenti di bovini da latte aiuterebbe a stabilire linee di base per raccomandazioni per le pratiche di gestione in azienda.