Tên đề tài: “Khảo sát vi khuẩn Escherichia coli sinh beta-lactamase phổ rộng trên gà tại một số trại chăn nuôi ở đồng bằng sông Cửu Long”.

 Tác giả: Bùi Thị Lê Minh, Khóa: 2013

  Chuyên 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 Lưu Hữu Mãnh - Trường Đại học Cần Thơ.

1. Tóm tắt nội dung luận án

Luận án được thực hiện để nghiên cứu về E. coli sinh ESBL trên gà ở Đồng bằng sông Cửu Long. Mục tiêu của luận án là (i) Xác định sự lưu hành của E. coli sinh ESBL trên gà ở quy mô chăn nuôi trang trại và hộ gia đình, các yếu tố có liên quan như trứng gà, người chăn nuôi, thịt gà ở cơ sở giết mổ và các yếu tố môi trường tại khu vực chăn nuôi và cơ sở giết mổ gia cầm ở một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long; (ii) Xác định đặc tính đề kháng kháng sinh của E. coli sinh ESBL đối với một số loại kháng sinh được sử dụng phổ biến trên gà và (iii) Đánh giá sự tương đồng di truyền của các gen CTX-M và TEM ở vi khuẩn E. coli sinh ESBL phân lập từ gà, trứng, người chăn nuôi và môi trường chăn nuôi.

Mẫu nghiên cứu được thu thập từ 304 hộ gia đình, 104 trang trại nuôi gà công nghiệp và 12 cơ sở giết mổ gia cầm ở tỉnh Vĩnh Long, Trà Vinh, Hậu Giang và Sóc Trăng. Vi khuẩn E. coli sinh ESBL được phân lập bằng phương pháp đĩa kết hợp. Tính nhạy cảm của E. coli sinh ESBL đối với kháng sinh được kiểm tra bằng phương pháp khuếch tán trên thạch; 14 loại kháng sinh thử nghiệm là ampicillin, cefaclor, cefuroxime, gentamicin, streptomycin, kanamycin, amikacin, tetracycline, doxycycline, norfloxacin, ofloxacin, trimethoprim/sulfamethoxazole, fosfomycin và colistin. Các vi khuẩn E. coli sinh ESBL chọn lọc được từ phương pháp đĩa kết hợp và kết quả kháng sinh đồ được dùng để xác định sự hiện diện các gen TEM, CTX-M và SHV bằng phương pháp PCR với các cặp mồi đặc hiệu. Phân tích trình tự nucleotide của các gen được thực hiện tại công ty Macrogen, Hàn Quốc.  Kết quả phân tích trình tự nucleotide của gen TEM và CTX-M được so sánh tương đồng di truyền với các gen TEM và CTX-M trên thế giới trong cơ sở dữ liệu Ngân hàng gen thuộc Trung tâm Quốc gia về Thông tin Công nghệ Sinh học, Hoa kỳ (NCBI) bằng chương trình Blast. Phần mềm Mega 6.0 được sử dụng để xây dựng cây phả hệ di truyền bằng phương pháp Maximum-likelihood.

Kết quả nghiên cứu thu được như sau:

(i) Tỉ lệ lưu hành vi khuẩn E. coli sinh ESBL trên gà ở Đồng bằng sông Cửu Long là 62,01%. Tỉ lệ lưu hành vi khuẩn E. coli sinh ESBL trên gà ở hộ gia đình (58,89%) thấp hơn trên gà ở trang trại (70,32%). Gà ở mọi lứa tuổi đều nhiễm E. coli sinh ESBL. Người chăn nuôi tiếp xúc trực tiếp với gà nhiễm E. coli sinh ESBL với tỉ lệ cao 62,5%. Vi khuẩn E. coli sinh ESBL không được phát hiện ở vỏ trứng gà từ trang trại trong khi có 6% vỏ trứng gà từ hộ gia đình nhiễm E. coli sinh ESBL. Các yếu tố môi trường chăn nuôi gồm nước sinh hoạt, thức ăn ở máng ăn, nước ở máng uống và không khí chuồng nuôi đều có sự hiện của vi khuẩn E. coli sinh ESBL. Tại 12 cơ sở giết mổ, tỉ lệ nhiễm vi khuẩn E. coli sinh ESBL trên mẫu phân, thịt, gan và phổi lần lượt là 48,33% (87/180), 11,11% (20/180), 11, 67% (21/180) và 5% (9/180). E. coli sinh ESBL cũng được phát hiện trong các yếu tố môi trường như sàn giết mổ, nước vặt lông và nước thải.

(ii) Vi khuẩn E. coli sinh ESBL phân lập từ gà và người chăn nuôi gần như tương đồng về sự nhạy cảm và đề kháng các loại kháng sinh. Các vi khuẩn E. coli sinh ESBL phân lập từ gà và người chăn nuôi đề kháng cao với ampicillin (96,67-98,87%), cefaclor (92,6-97,5%), cefuroxime (91,4-100%) và trimethoprim/ sulfamethoxazole (75,0-81,24%). Vi khuẩn E. coli sinh ESBL phân lập từ gà đa kháng 2 – 14 trong khi các vi khuẩn này phân lập từ người chăn nuôi đa kháng 3-13 loại kháng sinh. Có 359 kiểu hình đa kháng kháng sinh ở E. coli sinh ESBL phân lập từ gà trong khi kiểu hình đa kháng kháng sinh ở E. coli sinh ESBL phân lập từ người chăn nuôi gà là 40 kiểu. Tuy nhiên, các vi khuẩn E. coli sinh ESBL phân lập từ gà và người chăn nuôi đều nhạy cảm cao đối với amikacin (94,17-94,73%), fosfomycin (92,20-96,67%) và colistin (83,33-86,13%).

(iii) Các gen TEM, SHV và CTX-M được phát hiện với tỉ lệ cao trên vi khuẩn E. coli sinh ESBL phân lập từ các loại mẫu thu thập ở hộ gia đình, trang trại và cơ sở giết mổ. Tỉ lệ lưu hành gen TEM (86,21%) và CTX-M (84,15%) cao hơn tỉ lệ lưu hành gen SHV (54,68%). Sự lưu hành đồng thời các gen TEM, CTX-M, SHV trên một vi khuẩn chiếm ưu thế. Trình tự nucleotide của các gen CTX-M và TEM có sự tương đồng rất cao với các gen CTX-M-3 và TEM-1 được công bố trên Ngân hàng gen. Các gen CTX-M và TEM trên vi khuẩn E. coli sinh ESBL phân lập từ gà, vỏ trứng, người chăn nuôi và các yếu tố môi trường chăn nuôi có mối quan hệ di truyền gần nhau.

2. Những kết quả mới của luận án

Luận án đã sử dụng hai phương pháp gồm phương pháp hình thái và phương pháp phân tử để xác định sự lưu hành của vi khuẩn E. coli sinh ESBL trên gà, trứng, người chăn nuôi và yếu tố môi trường của khu vực chăn nuôi gà và cơ sở giết mổ gia cầm ở một số tỉnh của Đồng bằng sông Cửu Long.

Kết quả khảo sát tính nhạy cảm của vi khuẩn E. coli sinh ESBL đối với một số loại kháng sinh là cơ sở để đề xuất các loại kháng sinh có hiệu lực cao trong điều trị bệnh E. coli trên gà ở Đồng bằng sông Cửu Long.

Đã xác định được sự lưu hành của các gen TEM, CTM-M và SHV mã hóa beta-lactamase phổ rộng trên vi khuẩn E. coli sinh ESBL phân lập từ gà và người chăn nuôi gà tại Đồng bằng sông Cửu Long.

Kết quả nghiên cứu của luận án đã xác định được sự tương đồng di truyền của các gen CTX-M và TEM ở vi khuẩn E. coli sinh ESBL phân lập từ gà, trứng, người chăn nuôi và môi trường chăn nuôi.

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

Khả năng ứng dụng

Luận án là một công bố khoa học trên diện rộng và là công trình nghiên cứu đầu tiên về sự lưu hành của vi khuẩn E. coli sinh ESBL trên gà, gen mã hóa yếu tố đề kháng kháng sinh cũng như tính đề kháng của các vi khuẩn phân lập được đối với một số kháng sinh phổ biến tại một số tỉnh ở Đồng bằng sông Cửu Long.

Kết quả nghiên cứu cho thấy hiện trạng đề kháng kháng sinh do E. coli sinh ESBL trên gà ở Đồng bằng sông Cửu Long, làm cơ sở thực tiễn cho việc lựa chọn các loại kháng sinh phù hợp đạt hiệu quả cao trong phòng trị cho gà để góp phần vào sự phát triển chăn nuôi gà ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long cũng như xây dựng biện pháp hạn chế đề kháng kháng sinh.

 Các kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở khoa học cho những nghiên cứu tiếp theo về các biến thể của gen đề kháng kháng sinh nhóm beta-lactam, các nghiên cứu về vi sinh thú y, dược lý thú y, dịch tễ thú y và sức khỏe cộng đồng.

Nghiên cứu tiếp theo

Thử nghiệm so sánh phương pháp sàng lọc vi khuẩn sinh beta-lactamase phổ rộng được với một số kháng sinh phổ biến như ceftazidime, cefotaxime, ceftriaxone, cefpodoxime và aztreonam để tìm ra kháng sinh chỉ thị tốt.

Các nghiên cứu tiếp theo nên tiếp tục nghiên cứu về sự hiện diện của các gen kháng thuốc khác mã hóa ESBL cũng như các gen mã hóa yếu tố bất hoạt các nhóm kháng sinh khác nhằm đánh giá một cách toàn diện về tình hình dịch tễ của các gen kháng thuốc trên gà ở Đồng bằng sông Cửu Long.

Để có số liệu về tình hình lưu hành của vi khuẩn E. coli sinh ESBL trên động vật và sản phẩm động vật ở Đồng bằng sông Cửu Long, các nghiên cứu tiếp theo nên nghiên cứu về sự lưu hành của vi khuẩn E. coli sinh ESBL trên các đối tượng gia súc và gia cầm khác.

1. Dissertation summary

The dissertation was carried out to research on ESBL producing E. coli in chickens in Mekong Delta. The aims of the dissertation were: (i) To determine the prevalence of  ESBL producing E. coli on chickens in industrial farms and small households, relative factors such as eggs, chicken rearers, chicken meat in slaughterhouses and the environmental factors of husbandry regions and slaughterhouses in Mekong Delta; (ii) To determine the antibiotic resistance characterization of ESBL producing E. coli isolated to the most commonly antibiotics used for chickens and (iii) To evaluate the homologeneity of CTX-M and TEM genes in ESBL producing E. coli isolated from chicken, egg, chicken rearer and husbandry environment.

  Samples were collected from 304 households, 104 industrial chicken farms, and 12 chicken slaughterhouses in Vinh Long, Tra Vinh, Hau Giang and Soc Trang provinces. ESBL producing E. coli was isolated by combination disk method. The antibiotic resistance of bacteria was performed by disk diffusion method. Fourteen antibiotics including ampicillin, cefaclor,  cefuroxime, gentamicin, streptomycin, kanamycin, amikacin, tetracycline, doxycycline, norfloxacin, ofloxacin, trimethoprim/sulfamethoxazole, fosfomycin and colistin were tested. ESBL producing E. coli isolates selected from the results of combination disk method and antimicrobial susceptibility test were determined TEM, SHV and CTX-M genes by PCR method with specific primers. Analyzing genetic sequences of nucleotides of genes encoding ESBL was carried out at Macrogen company, Korea. The genetic homologeneity were compared to the data base of genebank of National Center for Biotechnology Information (NCBI) by Blast software. Mega 6.0 software was used for building phylogenetic tree and used Maximum-likelihood method.

  The results are as follows:

  (i) The prevalence of ESBL producing E. coli on chickens in the Mekong Delta was 62.01%. The prevalence of them on chickens in households (58.89%) was slower than on chickens in in industrial farms (70.32%). The all of chicken ages were infected. The farmers (chicken rearers) contacted directly to poultry were infected at high rate 62.5%. ESBL producing E. coli were not detected in egg shells from industrial farms while egg shells from households infected 6%. The husbandry environmental factors including domestic water, feed and water in trough, air were all detected ESBL producing E. coli. At slaughterhouses, the prevalence of them in feacal, meat, liver and lung samples were 48.33%, 11.11%, 11.67%  and 5%  respectively. ESBL producing E. coli were also detected in the environmental factors such as floor, removing feather water and waste water.

  (ii) Susceptibility and antibiotic resistance of ESBL producing E. coli isolated from chickens and farmers seem to be similarity. They were highly resistant to ampicillin (96.67-98.87%), cefaclor (92.6-97.5%), cefuroxime (91.4-100%) and trimethoprim/sulfamethoxazole (75.0-81.24%). ESBL producing E. coli isolated from chickens were multiresistant to 2–14 antibiotics while those isolated from farmers were multiresistant to 3-13 antibiotics. There were 359 antibiotic multiresistant phenotypes in ESBL producing E. coli isolated from chicken while those from farmers were 40.  However, these bacteria were highly sensitive to amikacin (94.17-94.73%), fosfomycin (92.20-96.67%) and colistin (83.33-86.13%).

   (iii) TEM, SHV and CTX-M genes were highly detected in ESBL producing E. coli isolated from the all of samples collected in households, farms and slaughterhouses. The prevalence of TEM (86.21%) and CTX-M (84.15%) genes was higher than the prevalence of SHV gene (54.68%). The occurence of TEM, CTX-M, SHV gene combination in a bacteria was popular. Nucleotide sequences of TEM and CTX-M genes were significantly correlative TEM-1 and CTX-M-3 genes published on Gen Bank. CTX-M and TEM genes in ESBL producing E. coli isolated from chickens, egg shells, farmers and husbandry environment factors had the high genetic homologeneity.

2. Innovativeness

Both the morphological and molecular methods were used  to determine the occurrence of ESBL producing E. coli in chickens, eggs, farmers, environmental factors of husbandry regions and slaughterhouses in some provinces in the Mekong Delta.

The results of antimicrobial susceptibility test of ESBL producing E. coli are the scientific basis for the selection of high susceptible antibiotics for the treatment of chicken colibacillosis in the Mekong Delta.

The results detemined the occurrence of TEM, CTM-M and SHV genes encoding extended spectrum beta-lactamases in ESBL producing E. coli isolated from chickens and farmers in the Mekong Delta.

The results of the dissertation detemined the genetic homologeneity of CTX-M and TEM genes in ESBL producing E. coli isolated from chickens, eggs, farmers and husbandry environment.

3. Applicability and further study

Applicability

The results shown the antibiotic resistance situation of ESBL producing E. coli isolated from chickens in the Mekong Delta. It was the scientific basis for the selection of high susceptible antibiotics for the treatment in chickens to contribute to the development of chicken husbandry in the Mekong Delta as well as building strategy on antimicrobial resistance control.     

The results of thesis are the scientific basis for the further researches of the variations of beta-lactam resistance genes, veterinary microbiology, veterinary pharmacology, veterinary epidemiology and public health.

Further study

Initial screen test for extended-spectrum beta-lactamase should use common antibiotics such as ceftazidime, cefotaxime, ceftriaxone, cefpodoxime and aztreonam to find available antibiotics.

The further researches should study on the occurrence of different antibiotic resistant genes to have epidemiology data sources of antibiotic resistant genes in chickens in the Mekong Dalta.

The further researches should study on the occurrence of ESBL producing E. coli in other animals to have data sources of them in animals and animal products in the Mekong Dalta.

• Xem chi tiết nội dung luận án
•  Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)