Tên đề tài: “Nghiên cứu bệnh  E. coli trên vịt ở một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long: Khảo sát tình hình, đặc điểm vi khuẩn gây bệnh và thử nghiệm biện pháp phòng trị”.

Tác giả: Lê Văn Đông, Khóa: 2016

Ngành: Bệnh lý học và chữa bệnh vật nuôi; Mã số: 62640102. Nhóm ngành: Nông, lâm nghiệp và thuỷ sản.

Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Hồ Thị Việt Thu - Hội Thú y Việt Nam

1. Tóm tắt nội dung luận án

Bệnh do vi khuẩn Escherichia coli (E. coli) gây thiệt hại lớn cho ngành chăn nuôi gia cầm trên toàn cầu. Tuy nhiên, ở Việt Nam nghiên cứu về bệnh này trên vịt còn hạn chế. Trong nghiên cứu này 241 đàn vịt nghi ngờ mắc bệnh do E. coli tại Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) được thu thập để nghiên cứu đặc điểm của vi khuẩn E. coli gây bệnh, đặc điểm dịch tễ và bệnh lý của bệnh trên vịt. Kết quả chẩn đoán bệnh dựa vào triệu chứng, bệnh tích đại thể, phân lập và xác định vi khuẩn E. coli theo quy trình thường quy, đã xác định 224/241 (92,95%) đàn nghi ngờ mắc bệnh do E. coli. Tỷ lệ phân lập vi khuẩn từ các bệnh phẩm ngoài ruột được ghi nhận cao nhất là ở gan với tỷ lệ là 78,28%. Tỷ lệ bệnh và tỷ lệ chết trong đàn vịt bệnh ở thời điểm khảo sát là 9,09% và 5,86%. Kết quả định nhóm huyết thanh bằng phản ứng ngưng kết với 10 nhóm huyết thanh O (O1, O2, O18, O35, O36, O78, O81, O92, O93, O111) cho thấy nhóm O2 chiếm tỷ lệ cao nhất (16,67%), kế đến là O78 (15,0%) và thấp nhất là O93 (4,00%). Kết quả khảo sát tính đề kháng kháng sinh của vi khuẩn bằng kỹ thuật khuếch tán trên thạch theo Kirby–Bauer cho thấy E. coli đề kháng cao nhất với streptomycin và ampicillin (65,86% và 63,88%) nhưng nhạy cảm cao với colistin (90,29%) và amikacin (73,75%). Kết quả khảo sát gene đề kháng với kháng sinh bằng kỹ thuật PCR cho thấy có sự hiện diện của cả 5 gene đề kháng kháng sinh khảo sát (TEM, SHV, TetA, Sul1, aadA1) với tỷ lệ cao nhất là TetA (73,00%) và thấp nhất là SHV (22,00%). Phân tích trình tự các gene đại diện cho thấy các trình tự gene này từ các chủng thực địa hoàn toàn tương đồng với nhau (100%) và tương đồng rất cao với các gene tham chiếu (97,36–100%). Sự hiện diện của 5 gene mã hóa yếu tố độc lực (FimH, ColV, VAT, Iss, HlyA) cũng được phát hiện bằng kỹ thuật PCR với tỷ lệ cao nhất là FimH (40,0%) và thấp nhất là HlyA (5,33%), các trình tự gene đại diện từ các chủng thực địa hoàn toàn tương đồng với nhau (100%) và tương đồng rất cao với các gene tham chiếu (95,49–100%). Kết quả thử nghiệm thuốc phòng và trị bệnh cho vịt 15 ngày tuổi, cho thấy vịt sử dụng amikacin có tỷ lệ sống cao hơn có ý nghĩa thống kê (P<0,05) so với vịt sử dụng men tiêu hóa và than hoạt tính. Kết quả nghiên cứu cho thấy bệnh do E. coli là bệnh phổ biến và gây tổn thất lớn trên vịt ở ĐBSCL.

2. Những kết quả mới của luận án

Ở nước ta, đã có một số công trình nghiên cứu về vi khuẩn E. coli gây bệnh cho heo và trâu bò. Tuy nhiên, các chủng E. coli gây bệnh cho gia cầm có các đặc tính không hoàn toàn giống với các chủng gây bệnh cho người và động vật có vú (Delicato et al., 2003). Đặc biệt ở đồng bằng sông Cửu Long, nơi có ngành chăn nuôi vịt rất phát triển mạnh và tổng đàn vịt cao nhất nước, nhưng nghiên cứu về vi khuẩn E. coli trên vịt rất hạn chế chỉ giới hạn trong việc phân lập và định danh E. coli bằng xét nghiệm sinh hóa và khảo sát tính đề kháng của vi khuẩn đối với một số loại kháng sinh. Luận án là công trình nghiên cứu khá đầy đủ và có hệ thống về bệnh do E. coli trên vịt những thông tin về đặc điểm dịch tễ, đặc điểm bệnh lý, đặc điểm vi khuẩn gây bệnh trên vịt. Kết quả nghiên cứu đã xác định những nhóm huyết thanh gây bệnh quan trọng trên vịt tại vùng ĐBSCL, quan trọng nhất là O2 và O78. Ngoài ra, sự hiện diện của một số gene mã hoá yếu tố đề kháng kháng sinh và một số gene mã hóa yếu tố độc lực của vi khuẩn E. coli phân lập trên vịt tại vùng ĐBSCL cũng lần đầu được khảo sát và phân tích. Kết quả thử nghiệm cũng cho thấy vi khuẩn E. coli rất nhạy cảm với kháng sinh amikacin và có hiệu quả tốt trong phòng và trị bệnh trong điều kiện in vivo.

3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Bệnh do vi khuẩn E. coli rất phổ biến trên vịt ở ĐBSCL gây tổn thất lớn cho ngành chăn nuôi với tỷ lệ bệnh và tỷ lệ chết trong đàn vịt bệnh tại thời điểm khảo sát là 9,09% và 5,86%. Nhóm huyết thanh E. coli phổ biến trên vịt ở ĐBSCL là O2 và O78. Cơ quan chức năng và người chăn nuôi cần quan tâm đúng mức bệnh do E. coli trên vịt và các biện pháp phòng bệnh như cần giữ tốt sức đề kháng của vịt. Cần nghiên cứu sản xuất kháng thể và vaccine phòng bệnh do E. coli cho vịt với 2 nhóm huyết thanh O phổ biến là O2, và O78.

Vi khuẩn E. coli phân lập trên vịt tại vùng ĐBSCL đề kháng cao nhất với streptomycin (65,86%) và ampicillin (63,88%) nhưng nhạy cảm cao với colistin (90,29%) và amikacin (73,75%). Các cơ quan chức năng cần có chính sách phù hợp trong việc sản xuất, mua bán kháng sinh, sử dụng kháng sinh để ngăn chặn hiện tượng đề kháng kháng sinh của vi khuẩn E. coli nói riêng và tất cả các loại vi khuẩn nói chung. Trong tình hình hiện nay, khi chưa có vaccine và kháng thể để phòng bệnh, người chăn nuôi có thể sử dụng amikacin và các chế phẩm sinh học như than hoạt tính và probiotic để điều trị bệnh cho vịt, và cần điều trị sớm cho toàn đàn.

Đã phát hiện sự hiện diện của 5 gene đề kháng kháng sinh (TEM, SHV, TetA, Sul1, aadA1) trong các mẫu phân lập với tỷ lệ cao nhất là TetA (73,00%) và thấp nhất là SHV (22,00%), trình tự các gene đại diện cho thấy chúng hoàn toàn tương đồng với nhau (100%) và tương đồng rất cao với các gene tham chiếu (97,36–100%). Đã phát hiện sự hiện diện của 5 gene mã hóa hóa yếu tố độc lực (FimH, ColV, VAT, Iss, HlyA) của vi khuẩn E. coli phân lập trên vịt tại vùng ĐBSCL, tỷ lệ cao nhất là gene FimH (40,00%) và thấp nhất là gene HlyA (5,33%). Trình tự nucleotide của các gene này hoàn toàn tương đồng với nhau (100%) và tương đồng rất cao với các gene tham chiếu trên GenBank (95,49–100%).

Thesis title: Research on E. coli disease in ducks in some Mekong Delta provinces: Surveying the situation, characteristics of pathogenic bacteria and testing prevention and treatment measures.

- Major: Pathology and treatment of animals     Code: 62640102

- Full name of PhD student: Lê Văn Đông       Year: 2024

- Scientific supervisor: Assoc. Prof. Dr. Hồ Thị Việt Thu

- Educational institution: CanTho University

1. Content of thesis summary

Escherichia coli (E. coli) infection causes significant economic losses in the poultry industry worldwide. However, research on this disease in ducks in Vietnam is limited. In this study, 241 flocks of ducks suspected of E. coli infection in the Mekong Delta (MD) were collected to investigate the characteristics of E. coli, epidemiology, and pathology in ducks. Based on clinical signs, gross lesions, isolation, and identification of E. coli according to standard procedures, 224/241 (92.95%) of the suspected flocks were confirmed to be infected with E. coli. The isolation rate of bacteria from extra-intestinal specimens was highest in the liver (78.28%). The morbidity and mortality rates in the diseased duck flocks at the time of the survey were 9.09% and 5.86%, respectively. Serogrouping using agglutination with 10 O serogroups (O1, O2, O18, O35, O36, O78, O81, O92, O93, O111) revealed that serogroup O2 had the highest prevalence (16.67%), followed by O78 (15.0%) and the lowest prevalence of O93 (4.00%).

Antimicrobial susceptibility testing using the Kirby-Bauer disc diffusion method showed that E. coli was most resistant to streptomycin and ampicillin (65.86% and 63.88%, respectively), but highly susceptible to colistin (90.29%) and amikacin (73.75%). PCR-based detection of antimicrobial resistance genes revealed the presence of all five resistance genes tested (TEM, SHV, TetA, Sul1, aadA1), with the highest prevalence of TetA (73.00%) and the lowest prevalence of SHV (22.00%). Sequence analysis of the representative genes showed 100% identity among the field strains and high similarity to the reference genes (97.36-100%).

PCR detection of five virulence genes (FimH, ColV, VAT, Iss, HlyA) revealed the highest prevalence of FimH (40.0%) and the lowest prevalence of HlyA (5.33%). The representative gene sequences were 100% identical among the field strains and highly similar to the reference genes (95.49-100%).

A therapeutic trial in 15-day-old ducks, with administration of amikacin, digestive enzymes, and activated charcoal before and after challenge with 1 ml of E. coli suspension containing 1 LD50 (107.64 CFU), showed a significantly higher survival rate (P<0.05) in the amikacin-treated group compared to the digestive enzyme and activated charcoal groups. The study findings suggest that E. coli infection is a prevalent and economically significant disease in ducks in the MD.

2. The novel aspects of the thesis

In Vietnam, several studies have been conducted on Escherichia coli (E. coli) causing diseases in pigs and cattle. However, E. coli strains causing diseases in poultry have different characteristics compared to those causing diseases in humans and mammals (Delicato et al., 2003). Notably, in the Mekong River Delta (MRD), where duck farming is highly developed and has the highest duck population in the country, research on E. coli in ducks is limited to the isolation and identification of E. coli by biochemical tests and the investigation of bacterial resistance to some antibiotics. This thesis is a comprehensive and systematic study of E. coli-induced diseases in ducks, providing information on epidemiological characteristics, pathological characteristics, and characteristics of pathogenic bacteria in ducks. The study results identified the major pathogenic serogroups in ducks in the MRD, the most important of which are O2 and O78. This research is the first to investigate the presence of some antibiotic resistance-encoding genes and virulence factor-encoding genes in E. coli strains isolated from ducks in the MRD. The study results showed that E. coli is highly susceptible to the antibiotic amikacin and is effective in both prevention and treatment under in vivo conditions.

3. Application prospects and suggestions for further study

Colibacillosis, a disease caused by Escherichia coli (E. coli) bacteria, poses a significant threat to duck production in the Mekong Delta. This study revealed a high prevalence of the disease, with morbidity and mortality rates reaching 9.09% and 5.86% respectively within surveyed flocks. Notably, serogroup O78 emerged as the dominant strain among infected ducks.

These findings underscore the need for heightened awareness and preventive measures from both authorities and farmers. Maintaining optimal duck health and resistance is crucial.  Furthermore, research and development of vaccines targeting the prevalent serogroups, O2 and O78, are of paramount importance for disease prevention.

The study additionally investigated antibiotic resistance profiles. E. coli isolates displayed concerning levels of resistance towards streptomycin (65.86%) and ampicillin (63.88%). Conversely, high susceptibility was observed for colistin (90.29%) and amikacin (73.75%).  Stricter regulations on antibiotic production, sale, and usage are necessary to curb the development of multidrug-resistant E. coli strains, a critical issue not only for ducks but for animal health in general.

In the current absence of a vaccine, therapeutic options for affected flocks include amikacin alongside supportive products like activated carbon and probiotics. Early intervention at the flock level is crucial for successful treatment.

The study further identified five antibiotic resistance genes (TEM, SHV, TetA, Sul1, aadA1). TetA demonstrated the highest prevalence (73.00%), while SHV showed the lowest (22.00%). Notably, these genes exhibited complete sequence identity (100%) amongst themselves and high similarity (97.36–100%) to reference genes. Moreover, five virulence factor genes (FimH, ColV, VAT, Iss, HlyA) were detected, with FimH being the most prevalent (40.00%) and HlyA the least common (5.33%). Similar to the resistance genes, these virulence factors displayed complete internal sequence identity (100%) and high similarity (95.49–100%) to GenBank reference sequences.