Nachricht

Mar 27, 2023

Charakterisierung von Plasmiden, die blaCTX tragen

Wissenschaftliche Berichte Band 13,

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 8595 (2023) Diesen Artikel zitieren

400 Zugriffe

1 Altmetrisch

Details zu den Metriken

CTX-Ms werden von blaCTX-M-Genen kodiert und sind weit verbreitete β-Lactamasen mit erweitertem Spektrum (ESBLs). Sie sind der wichtigste antimikrobielle Resistenzmechanismus (AMR) gegen β-Lactam-Antibiotika bei den Enterobacteriaceae. Allerdings wurde die Rolle übertragbarer AMR-Plasmide bei der Verbreitung von blaCTX-M-Genen in Afrika, wo die Belastung durch AMR hoch ist und sich schnell ausbreitet, kaum untersucht. In dieser Studie wurden AMR-Plasmidübertragbarkeit, Replikontypen und Suchtsysteme in klinischen CTX-M-produzierenden Escherichia coli-Isolaten in Äthiopien analysiert, mit dem Ziel, molekulare Einblicke in die Mechanismen zu gewinnen, die dieser hohen Prävalenz und schnellen Verbreitung zugrunde liegen. Von 100 CTX-Ms-produzierenden Isolaten, die aus Urin (84), Eiter (10) und Blut (6) aus vier geografisch unterschiedlichen Gesundheitseinrichtungen gewonnen wurden, trugen 75 % übertragbare Plasmide, die für CTX-Ms kodierten, wobei CTX-M-15 vorherrschte (n = 51). Einzelne IncF-Plasmide mit der Kombination von F-FIA-FIB (n = 17) trugen den Großteil der blaCTX-M-15-Gene. Darüber hinaus wurden IncF-Plasmide mit mehreren Suchtsystemen, ISEcp1 und verschiedenen Resistenzphänotypen für Nicht-Cephalosporin-Antibiotika in Verbindung gebracht. Darüber hinaus ist der Träger des IncF-Plasmids mit der internationalen pandemischen E. coli-ST131-Linie verbunden. Darüber hinaus waren mehrere CTX-M-kodierende Plasmide mit dem Serumüberleben der Stämme verbunden, jedoch weniger mit der Biofilmbildung. Daher können sowohl der horizontale Gentransfer als auch die klonale Expansion zur schnellen und weit verbreiteten Verbreitung von blaCTX-M-Genen unter E. coli-Populationen im klinischen Umfeld Äthiopiens beitragen. Diese Informationen sind für die lokale Epidemiologie und Überwachung relevant, aber auch für das globale Verständnis der erfolgreichen Verbreitung von AMR-Gen tragenden Plasmiden.

Antibiotikaresistenzen (AMR) sind ein akutes Problem des globalen Gesundheitssystems1. Das Problem wird typischerweise mit der umfangreichen Familie der Enterobacteriaceae2 in Verbindung gebracht. In dieser Bakterienfamilie sind Extended-Spectrum-β-Lactamasen (ESBLs) der primäre AMR-Mechanismus, der Antibiotika vom β-Lactam-Typ zunichte macht. Von den blaCTX-M-Genen kodierte CTX-Ms sind die dominantesten und am weitesten verbreiteten ESBL-Enzymtypen, wobei Escherichia coli eine Hauptquelle ihrer Produktion darstellt3,4. Die Verfolgung von CTX-Ms-produzierenden E. coli ist eine Herausforderung und erfordert eine eingehende Untersuchung der zugrunde liegenden Verbreitungsmechanismen, klinischen Implikationen und der gesamten Epidemiologie der blaCTX-M-Gene.

Bakterielle Plasmide sind wichtige mobile Elemente für den horizontalen Transfer exogener Gene einschließlich AMR-Genen zwischen verschiedenen Bakterienarten. Dies wurde in Ländern mit hohem Einkommen ausführlich untersucht5,6. Die Inkompatibilitätsgruppe (Inc) F (IncF), die zu den Plasmiden mit engem Wirtsbereich gehört, ist für die AMR-Genübertragung am relevantesten7. Die horizontale Ausbreitung von AMR-Plasmiden spielt auch eine wichtige Rolle beim Erwerb von Virulenz-kodierenden Genen8. Beispielsweise sind ESBLs-kodierende Plasmide mit einem erhöhten Virulenzpotenzial im pandemischen E. coli-Sequenztyp (ST) 131-Stamm und anderen pathogenen E. coli verbunden9.

In Afrika gibt es trotz der hohen Belastung durch ESBL-produzierende E. coli10 nur wenig Wissen über die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen, Virulenz-assoziierten Faktoren und die gesamte plasmidvermittelte AMR-Epidemiologie. Ohne eindeutige und aktuelle Daten hierzu ist eine wirksame Verfolgung und Behandlung virulenter E. coli nicht möglich. Wir haben kürzlich eine phänotypische Charakterisierung von CTX-M-positiven klinischen E. coli-Isolaten aus vier geografisch unterschiedlichen Gesundheitseinrichtungen in Äthiopien veröffentlicht11. Die Studie berichtete über die verschiedenen E. coli-Phylogruppen mit mehreren Isolaten, die zum internationalen Hochrisiko-ST131-Klon gehören11. Es zeigte sich auch, dass in bestimmten Isolaten ein alternativer Träger des β-Lactamase-Gens vorhanden ist und unter ihnen eine offensichtliche Multidrug-Resistenz (MDR) vorliegt11. Es ist von Interesse zu wissen, ob diese Eigenschaften durch übertragbare AMR-Plasmide auf Empfänger-E. coli-Stämme übertragbar sind.

Um die Wirksamkeit der Plasmidübertragbarkeit und damit die Ausbreitung von MDR einzuschränken, ist es zunächst notwendig, die Biologie der vorhandenen AMR-Plasmide zu verstehen. Nach unserem Kenntnisstand wurde dies nicht an Plasmiden durchgeführt, die in klinischen E. coli-Isolaten aus Äthiopien identifiziert wurden. Daher haben wir in dieser Studie diese wichtige Arbeit begonnen, indem wir uns zunächst auf die Übertragbarkeit von AMR-Plasmiden und die Identifizierung der Plasmid-Replikontypen unter den in unserer vorherigen Studie verwendeten klinischen Isolaten konzentrierten. Diese Studie untersuchte auch die Assoziation zwischen dem ISEcp1-Element und den blaCTX-M-Genen, da dieses Insertionssystemelement häufig neben den CTX-M-kodierenden Genen auf übertragbaren Plasmiden zu finden ist und eine wichtige Rolle bei der chromosomalen Erfassung, Mobilisierung und Expression spielt AMR-Gene aus den übertragbaren Plasmiden6,7,12. Wir haben auch das Vorhandensein von acht plasmidkodierten Suchtsystemen untersucht, da die Plasmiderhaltung während der Wirtsreplikation ein wesentlicher Aspekt der Übertragbarkeit ist13,14. Da schließlich die Plasmidreplikation, -erhaltung und -übertragung durch in Biofilmgemeinschaften lebende Bakterien beeinflusst werden15 und der AMR-Plasmidtransport Auswirkungen auf die Serumresistenz16 hat, eine wichtige Virulenzeigenschaft pathogener E. coli-Stämme17, wurden diese Zusammenhänge in der aktuellen Studie ebenfalls untersucht. Auf diese Weise ist diese Studie die erste, die die Biologie der vorhandenen AMR-Plasmide unter klinischen E. coli-Isolaten aus Äthiopien beschreibt und kann daher wichtige Erkenntnisse über Prozesse liefern, die zur schnellen Verbreitung von MDR führen und die dann als Ziele identifiziert werden können zur Hemmung.

Um die molekulare Basis für die Verbreitung von CTX-M-Genen zu bestimmen, haben wir halbzufällig 100 CTX-M-produzierende Isolate aus der ursprünglichen Studie ausgewählt11 (Ergänzungstabelle S1). Die Grundlage für die Aufnahme in die Studie waren die Kriterien (1) alle Isolate müssen CTX-M produzieren, (2) alle geografischen Studienstandorte müssen vertreten sein [NRL (Nationales Referenzlabor) – 36; TASH (Tikur Anbessa Spezialkrankenhaus) – 31; ARH (Ayder Referral Hospital) 19; JUH (Jimma University Hospital) – 14] und (3) alle phylogenetischen Gruppen müssen vertreten sein [Phylogruppe A (19); B1 (4); B2 (52); C (16); D (5) und F (4)] (Tabelle 1). Wir konnten zeigen, dass 75 % (n = 75) dieser klinischen Isolate die Fähigkeit hatten, Gene, die für CTX-M-Determinanten kodieren, durch Konjugation auf E. coli J53 AziR oder durch chemische Transformation auf E. coli HB101 zu übertragen (Tabelle 1). Von den 75 Isolaten, die Übertragbarkeit zeigten, war das für CTX-M-15 kodierende Gen in 51 Isolaten (68,0 %) vertreten, andere CTX-M-Gene der Gruppe 1 waren in 17 Isolaten (22,7 %) und CTX-M der Gruppe 9 vertreten Gene in 7 Isolaten (9,3 %) (Tabelle 1). Von den 25 % (n = 25) der klinischen Isolate, bei denen die Übertragbarkeit nicht nachgewiesen werden konnte, identifizierten wir CTX-M-kodierende Gene in fünf Phylogruppen, und das blaCTX-M-15-Gen in B2-ST131-Isolaten war dominant (Tabelle 1). ). Die Sequenzierung der amplifizierten DNA-Fragmente bestätigte eine Assoziation zwischen den ISEcp1- und blaCTX-M-Genen. Bemerkenswerterweise waren 73 der 75 Elternisolate (97,3 %) und 71 (94,7 %) der Empfängerstämme positiv für das ISEcp1-Element.

In 72 der 75 Isolate wurden alternative β-Lactamase-kodierende Gene (Nicht-ESBL-Gene) nachgewiesen, die AMR-Gene auf Empfängerbakterien übertragen könnten. Insbesondere wurden die Gene blaTEM-1, blaOXA-1 und blaTEM-OXA in 13 (17,3 %), 16 (21,3 %) und 39 (52 %) der 75 ursprünglichen Elternisolate nachgewiesen (Tabelle 2). Das ESBL-blaSHV-Gen wurde in 4 (5,3 %) Isolaten nachgewiesen. Drei Isolate (4 %) wiesen alle vier dieser alternativen β-Lactamase-kodierenden Gene auf. Dieselben Genotypen wurden in den Plasmid-Empfängerstämmen charakterisiert. Die Gene blaTEM-1, blaOXA-1 und blaTEM-OXA wurden in 23 (30,7 %), 13 (17,3 %) und 26 (34,7 %) der Empfängerstämme nachgewiesen, die mobilisierte AMR-Plasmide erhielten (Tabelle 2). . Die verbleibenden 13 (17,3 %) Empfängerstämme erwarben keines dieser Gene. Darüber hinaus erhielt kein einziger Empfängerstamm das ESBL-blaSHV-Gen (Tabelle 2).

Wir hatten zuvor mehrere Arzneimittelresistenzprofile der in dieser Studie verwendeten klinischen Elternisolate untersucht11 (Ergänzungstabelle S1). Um herauszufinden, ob diese Eigenschaft durch die Übertragbarkeit von AMR-Plasmiden auf Empfängerbakterien übertragen werden kann, führten wir einen antimikrobiellen Empfindlichkeitstest mit der Scheibendiffusionsmethode an allen 75 klinischen Elternisolaten und ihren entsprechenden Empfängern von AMR-Plasmiden durch. Die 75 Isolate waren zu 100 % resistent gegen Cefotaxim, Ceftazidim und Cefepim, was unseren früheren Befund bestätigt11. Bei Plasmid-Empfängerstämmen der zweiten Generation blieb diese Resistenzrate für Cefotaxim bei 100 % und sank leicht auf 90,7 % bzw. 88,0 % für Ceftazidim bzw. Cefepim (Abb. 1). Die Resistenzraten für Ciprofloxacin, Sulfamethoxazol/Trimethoprim, Amoxicillin-Clavulansäure, Gentamicin, Cefoxitin, Amikacin und Meropenem betrugen 92,0 %, 88,0 %, 72,0 %, 50,7 %, 17,3 %, 1,3 % bzw. 1,3 % (Abb. 1). Unter den AMR-Plasmid-Empfängerstämmen betrugen die Resistenzraten gegen diese Nicht-β-Lactam-Antibiotika 48 %, 65,3 %, 41,3 % bzw. 1,3 % für Ciprofloxacin, Sulfamethoxazol/Trimethoprim, Gentamicin und Amikacin (Abb. 1). Darüber hinaus waren 56 % der Stämme der zweiten Generation resistent gegen den β-Lactamase-Inhibitor Amoxicillin-Clavulansäure und 9,3 % waren resistent gegen Cefoxitin, wohingegen kein Stamm eine Resistenz gegen Meropenem entwickelte (Abb. 1).

Vergleich der prozentualen Antibiotikaresistenz von 75 Originalisolaten und den entsprechenden Plasmid-Empfängerstämmen. Empfängerstämme basieren entweder auf dem E. coli J53 AziR-Hintergrund, der durch konjugale Paarung (Transkonjugate) entsteht, oder auf dem E. coli HB101-Hintergrund, der durch chemische Transformation entsteht (Transformanten). Der prozentuale Widerstand der verschiedenen Eltern- (dunkelgraue Balken) und Empfängerisolate (hellgraue Balken) entsprach den CLSI-Scheibendiffusions-Breakpoints. Resistenz wurde als Isolate mit mittlerer Resistenz und vollständiger Resistenz definiert, basierend auf der Größe der Hemmzone im Vergleich zu den Referenzstämmen ESBL-negativ E. coli ATCC 25.922 und ESBL-positiv K. pneumoniae subsp. pneumoniae ATCC 700.603. Die getesteten Antibiotika waren Amoxicillin-Clavulanat (AMC), Cefotaxim (CTX), Ceftazidim (CAZ), Cefepim (CEF), Cefoxitin (FOX), Ciprofloxacin (CIP), Amikacin (AMK), Gentamicin (GEN), Meropenem (MEM). ), Sulfamethoxazol-Trimethoprim (SXT).

Nach unserem Kenntnisstand wurde die Biologie von AMR-Plasmiden, die in klinischen Bakterienisolaten aus Äthiopien enthalten sind, nicht untersucht. Wir begannen diese wichtige Arbeit, indem wir uns zunächst auf die Identifizierung der Plasmid-Replikon-Typen unter den in unserer Studie verwendeten Isolaten konzentrierten, indem wir ein etabliertes PCR-basiertes Replikon-Typisierungsprotokoll (PBRT) einführten18. Von den 75 übertragenen CTX-M-ESBLs-kodierenden Plasmiden wurden Replikons von 64 (85,3 %) typisiert und ergaben vier Inc-Gruppen, die in 13 verschiedene Kombinationen kategorisiert waren (Abb. 2). Die IncF-Plasmide mit verschiedenen Replikontypen waren die zahlreichsten Kombinationen unter allen Plasmiden. Die Plasmid-F-FIA-FIB-Replikongruppen wurden mit 27 der 64 am häufigsten identifiziert (42,2 %), gefolgt von der Kombination von FIA-FIB (9,4 %) (Abb. 2). Die Replikontypen F-FIB-I1-Iγ, F-FIB sowie IncF-Replikontypen wurden alle mit einer Häufigkeit von 7,8 % nachgewiesen, der Replikontyp I1-Iγ mit 6,3 % (Abb. 2). Die anderen identifizierten Typen wurden in den Plasmid-Empfängerstämmen mit einer Häufigkeit von weniger als 5 % nachgewiesen (Abb. 2).

Häufigkeit von Plasmidreplikontypen, die aus E. coli-Isolaten stammen, die aus klinischen Proben stammen, die in Gesundheitszentren in Äthiopien gesammelt wurden. Von 75 Empfängerstämmen, die ein oder mehrere Plasmide durch Konjugation oder Transformation erhielten, enthielten 64 Plasmide, die mit der gewählten PCR-basierten Methode typisiert werden konnten. Am häufigsten wurden IncF-basierte Replikontypen identifiziert.

Wir haben auch die Assoziation von Replikontypen mit Antibiotikaresistenzgenen bestimmt. Von den 51 übertragbaren Plasmiden mit blaCTX-M-15 (siehe Tabelle 1) wurden 45 (88,2 %) mit PBRT typisiert. Von diesen 45 PBRT-typisierten übertragbaren Plasmiden trugen 35 (77,8 %) Kombinationen von Inc-Replikontypen, während die restlichen 10 (22,2 %) nur einen einzigen Replikontyp trugen (Tabelle 3). Die Kombination des F-FIA-FIB-Plasmidreplikons war häufig mit anderen CTX-M-Typen der Gruppe 1 assoziiert, die von blaCTX-M-101, blaCTX-M-103, blaCTX-M-142, blaCTX-M-180, blaCTX- M-182 und blaCTX-M-225 (Tabelle 3). Darüber hinaus gehörten 6 Plasmide, die die Gruppe 9 blaCTX-M-27 trugen, zu 3 verschiedenen Replikontypen, bestehend aus einem einzelnen IncF (n = 1) sowie in offensichtlicher Kombination mit F-FIA-FIB (n = 4) oder mit F-FIA-FIB und I1-Iγ (n = 1) (Tabelle 3).

Im Gegensatz dazu konnte das PBRT-Protokoll die verbleibenden 11 (14,7 %) von 75 Isolaten, die übertragbare Plasmide mit blaCTX-M-Genen enthielten, keiner der 18 Inkompatibilitätsgruppen zuordnen. Von diesen untypisierten 11 Isolaten enthielten 6 (54,5 %) ein Plasmid, das blaCTX-M-15 trug, 4 (36,4 %) hatten ein Plasmid mit Genen, die für andere Gruppe-1-CTX-Ms kodierten (1 blaCTX-M-55, 2 blaCTX). -M-180, 1 blaCTX-M-182) und 1 (9,1 %) mit Plasmid, das die Gruppe 9 blaCTX-M-14 trägt (Tabelle 3).

Die Plasmiderhaltung während der Wirtsreplikation ist ein wichtiger Aspekt der Übertragbarkeit. Wir untersuchten das Vorhandensein von acht Plasmid-kodierten Suchtsystemen gemäß einem zuvor beschriebenen PCR-basierten Nachweissystem19. Unter den 75 Elternisolaten (Tabelle 4) und den entsprechenden Plasmid-Empfängerstämmen (Tabelle 5) konnten sechs Plasmid-Abhängigkeitssystemtypen (pemKI, ccdAB, vagCD, hok-sok, pndAC und srnBC) identifiziert werden. In den Elternstämmen waren die 337 nachgewiesenen Plasmidadditionssystemkombinationen pemKI (n = 72), srnBC (n = 68), ccdAB (n = 68), vagCD (n = 55), pndAC (n = 48) und hok -sok (n = 26). Die Plasmidabhängigkeitssysteme relBE und parDE wurden in den analysierten E. coli-Elternstämmen nicht nachgewiesen. Andererseits wurden in den Plasmid-Empfängerstämmen insgesamt 176 Plasmid-Suchtsystem-Kombinationen identifiziert, bestehend aus pemKI (n = 47), srnBC (n = 42), ccdAB (n = 39), vagCD (n = 21). , pndAC (n = 23) und hok-sok (n = 4). Auch hier enthielt keiner der Stämme die Plasmidabhängigkeitssysteme relBE und parDE.

Es bestand eine direkte Korrelation zwischen der Kombination der Plasmid-Replikon-Typen und der mittleren Anzahl der erkannten Suchtsysteme (Tabelle 3). Die höchsten mittleren Zahlen an Suchtsystemen wurden bei Plasmiden mit einer Kombination aus vier Replikontypen beobachtet. Im Gegensatz dazu korrelierten die niedrigsten durchschnittlichen Zahlen von Suchtsystemen mit Plasmiden mit einem einzigen Inc-Replikontyp. Es konnte jedoch weder in den Elternstämmen des Spenders (Tabelle 4) noch in den Stämmen des Empfängers (Tabelle 5) eine klare Korrelation zwischen einer der mittleren Zahlen von Plasmid-Abhängigkeitssystem-Kombinationen und einem β-Lactamase-Typ, einschließlich CTX-M, festgestellt werden.

Die Kenntnis des Zusammenspiels zwischen bakteriellen Biofilmen und Plasmiden könnte der Entwicklung therapeutischer Maßnahmen zur Kontrolle der Übertragbarkeit antimikrobieller Resistenzen durch Plasmide zugute kommen. Daher verglichen wir die Fähigkeit von 12 Spender-Elternstämmen und den entsprechenden Plasmid-Empfänger-Gegenstücken hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Biofilme in einem Mikrotiterplatten-Assay zu bilden. Die Kriterien für die Auswahl dieser Untergruppe waren: (1) ein primärer Fokus auf den B2-Phylotyp, da es sich normalerweise um extraintestinale Bakterien handelt, (2) ein primärer Fokus auf den internationalen Hochrisikoklon ST131, (3) eine Verbreitung von Isolaten mit einem solchen auf mehrere Plasmid-Replikon-Typen, (4) eine Ausbreitung von Isolaten mit einem bis mehreren CTX-M-Typen und (5) alle geografischen Untersuchungsstandorte müssen vertreten sein [NRL (Nationales Referenzlabor) – 4; TASH (Tikur Anbessa Spezialkrankenhaus) – 3; ARH (Ayder Referral Hospital) – 3; JUH (Jimma University Hospital) – 1] (Ergänzungstabelle S1). Nur zwei elterliche „P“-Spenderstämme konnten als starke Biofilmbildner – P106 – oder mäßige Biofilmbildner – P107 – klassifiziert werden (Abb. 3). Die verbleibenden Elternstämme des Spenders waren entweder schwache Biofilmbildner (P2, P3, P22, P154, P163, P174 und P184) oder konnten unter den getesteten experimentellen Bedingungen keine Biofilme bilden (P9, P74 und P149) (Abb. 3). Interessanterweise konnten nur die Plasmide, die von den Plasmiden P22, P154 und P184 übertragbar sind, den Empfänger-R-Stämmen (R22, R154 und R184) die Fähigkeit verleihen, einen beliebigen Grad an Biofilm zu bilden (Abb. 3). Die in diesen drei Isolaten identifizierten Replikontypen waren F-FIB, F-FIA-FIB bzw. F-FIA-FIB (Ergänzungstabelle S1). Daher konnten wir nur drei Fälle identifizieren, in denen die von P22, P154 und P184 abgeleiteten AMR-Plasmide möglicherweise plasmidkodierte biofilmfördernde Faktoren eingefangen haben.

Effizienz der Biofilmbildung pathogener E. coli-Stämme, isoliert aus äthiopischen Patienten. Die Daten wurden aus mindestens drei biologischen und drei technischen Replikaten für jedes Isolat generiert und mit GraphPad-5.0 grafisch dargestellt. Eine einfaktorielle ANOVA mit integriertem Tukey-Mehrfachvergleichstest wurde angewendet, um die statistische Signifikanz zwischen dem Kontrollstamm E. coli J53 (schwarzer Balken) und den Elternstämmen ('P', dunkelgraue Balken) und den jeweiligen Empfängerstämmen ('R', hellgrau) zu berechnen Bar). P < 0,0001: ***P < 0,001: **P < 0,01: *P > 0,05: nicht signifikant (ns).

Da der Transport von AMR-Plasmiden das Ausmaß der Serumresistenz beeinflusst16, verglichen wir die Fähigkeit einer ausgewählten Gruppe von Spender-Elternstämmen und der entsprechenden Plasmid-Empfänger-Gegenstücke hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Resistenz gegen normales menschliches Serum zu verleihen. Zehn der oben ausgewählten Isolate wurden auch in dieser Serumsensitivitätsstudie verwendet (Ergänzungstabelle S1). Zwei Eltern-„P“-Isolate (P9 und P74) und vier Empfänger-„R“-Stämme (R2, R9, R74 und R106) reagierten völlig empfindlich auf eine längere Exposition gegenüber menschlichem Serum (Abb. 4). Dies war vergleichbar mit dem serumsensitiven Phänotyp des Kontrollstamms E. coli J53. Andererseits zeigten 8 Elternstämme (P2, P3, P22, P106, P107, P154, P163 und P174) und 6 Empfängerstämme (R3, R22, R107, R154, R163 und R174) eine ausgeprägte Serumresistenz. Daher wird die Serumresistenz in den Stämmen P3, P22, P107, P154, P163 und P174 durch den Transport übertragbarer AMR-Plasmide beeinflusst. Die in diesen sechs Isolaten identifizierten Replikontypen waren F-FIA-FIB-I1, F-FIA-FIB, F-FIA-FIB, F-FIA-FIB, W bzw. F-FIA-FIB (Ergänzungstabelle S1). Im Gegensatz dazu ist die Serumresistenz bei den Stämmen P2 und P106 nicht übertragbar und muss mit chromosomal kodierten Elementen oder Elementen verbunden sein, die auf nicht übertragbaren Plasmiden kodiert sind.

Überlebenseffizienz pathogener E. coli-Stämme, die in Gegenwart von Serum gezüchtet wurden. Überlebenseigenschaften von 10 klinischen Elternisolaten (dunkelgraue Balken) und ihren entsprechenden Empfängerstämmen (hellgraue Balken) und dem Kontrollstamm J53 (schwarzer Balken) nach 0 und 3 Stunden Exposition gegenüber aktivem Humanserum. Die Abtötungsanfälligkeit wurde wie folgt berechnet: log Abtötung = (log10 KBE pro Milliliter anfänglich zugesetzter Bakterien – 0 Stunden) – (log10 KBE pro Milliliter Bakterien, die die Inkubation nach 3 Stunden überlebten). GraphPad-5.0 wurde verwendet, um Daten von mindestens zwei biologischen Replikaten jedes Isolats darzustellen. Mittelwerte und Standardfehler der Ergebnisse werden angezeigt. Zur Berechnung der statistischen Signifikanz zwischen den entsprechenden Eltern- und Empfängerstämmen wurde eine einfaktorielle ANOVA mit integriertem Tukey-Mehrfachvergleichstest angewendet. P < 0,0001: ***P < 0,001: **P < 0,01: *P > 0,05: nicht signifikant (ns).

Diese Studie ist die erste, die über Plasmidübertragbarkeit, Replikontypen und damit verbundene Suchtsysteme bei CTX-M-produzierenden klinischen MDR-E.-coli-Isolaten aus Äthiopien berichtet (Ergänzungstabelle S1). Es ist auch die erste Studie aus Äthiopien, die diese Plasmid-Replikon-Typen im Zusammenhang mit der klonalen Verteilung von CTX-M-produzierenden klinischen E. coli-Isolaten beschreibt. Die Daten bestätigen die seit langem vertretene Annahme, dass der horizontale Gentransfer maßgeblich zur klonalen Expansion und weiten Verbreitung von CTX-M-kodierenden Genen in Äthiopien beiträgt. Diese Ergebnisse sind alarmierend, da sie zeigen, dass die Plasmidübertragung ein wichtiger Faktor bei der gemeinsamen Übertragung von Genen ist, die für die Resistenz gegen antimikrobielle Nicht-Cephalosporin-Mittel bei Bakterienpopulationen in Äthiopien kodieren. Folglich wird die rasche Ausbreitung multipler Arzneimittelresistenzen unter Bakterienpopulationen in klinischen, landwirtschaftlichen und kommunalen Umgebungen ohne jegliche Intervention unvermindert weitergehen. Ein unbehaglicher Trost sind die Notmedikamente Carbapenem wie Meropenem, bei denen die Isolate noch sehr anfällig waren. Eine mögliche Resistenz gegen Colistin, das als letztes Mittel bei gramnegativen MDR-Infektionen gilt, wurde nicht getestet, da es zum Zeitpunkt der Studie in Äthiopien nicht für die klinische Anwendung zugelassen war.

Während 75 % der untersuchten Isolate CTX-M-Gene auf übertragbaren Plasmiden enthielten, waren die restlichen 25 % der Isolate nicht in der Lage, diese Gene auf den E. coli-Empfänger zu übertragen. Darüber hinaus war auch die alternative β-Lactamase blaSHV nicht übertragbar. Diese nicht übertragbaren blaCTX-M- und blaSHV-Gene werden wahrscheinlich in das Wirtschromosom integriert oder sind auf nicht übertragbaren Plasmiden vorhanden. Diese Isolate verdienen eine weitere genetische Charakterisierung, da sie möglicherweise neue Hinweise auf die erhöhte genetische Heterogenität zwischen den Markern für MDR und deren Verbreitung liefern. Ein Präzedenzfall für diese Art neuartiger Entdeckung ist die chromosomale Lokalisierung von blaCTX-M-15 im sehr umfangreichen AMR- und virulenten Subklon ST131 H30Rx20. Dieser Ursprung war auf die Mobilisierung eines im Plasmid lokalisierten Tn3-ähnlichen ISEcp1-blaCTX-M-15-orf477-Elements zurückzuführen, das anschließend in das Bakteriengenom integriert wurde. ISEcp1 ist ein IS, der zur effektiven Erfassung, Expression und Mobilisierung von AMR-Genen aus mehreren Quellen beiträgt und sich üblicherweise in der stromaufwärts gelegenen Region der CTX-M-kodierenden Gene befindet21,22. Unsere Beobachtung von ISEcp1 in 97,3 % der Elternstämme und 94,7 % der entsprechenden Empfängerstämme bestätigt diese früheren Ergebnisse.

Obwohl genaue genetische Assoziationen ohne Plasmidsequenzierungsdaten nicht direkt bestimmt werden konnten, schienen 59 (78,7 %) übertragbare blaCTX-M-Gene auf IncF-Plasmiden mit engem Wirtsbereich lokalisiert zu sein. Dies stimmt damit überein, dass IncF-Plasmide die Hauptträger der blaCTX-M-Gene sind23. IncF-Plasmide, die für CTX-Ms kodieren, werden in einer Reihe von E. coli-Sequenztypen nachgewiesen24, weisen jedoch einen besonders starken Zusammenhang mit der globalen Verbreitung von CTX-M-15 produzierenden E. coli ST13123 auf. IncF-Plasmide tragen zu verschiedenen AMR-Determinanten und virulenzassoziierten Faktoren bei, die Wettbewerbsfitnessvorteile schaffen, die den Erfolg des ST131-Klons25 und die Entwicklung von ST131-Sublinien wie H30, zu denen H30R1 und H30Rx7,25,26 gehören, ausmachen. Im Einklang mit diesem Profil steht unsere Beobachtung von IncF-Plasmiden, die in Isolaten enthalten sind, die mit einer Vielzahl von E. coli-Sequenztyplinien assoziiert sind, einschließlich der internationalen Hochrisikolinie E. coli ST131. Dies weist darauf hin, dass die weit verbreitete Verbreitung von CTX-M-15-kodierenden Genen in Äthiopien sowohl durch klonale Expansionen der Wirtszellen als auch durch den horizontalen Gentransfer durch IncF-Plasmide erleichtert wird. Wir haben auch IncF-Plasmide in phylogenetischen Gruppen von E. coli identifiziert, die hauptsächlich als kommensale E. coli gelten, was eine frühere Behauptung bestätigt27.

Wir vermuten, dass die in dieser Studie identifizierten IncF-Plasmide entweder einzelne Replikons oder mehrere Replikons aufweisen. Die verschiedenen Kombinationen können die Fusion zwischen verschiedenen Typen widerspiegeln, wodurch eine Replikon-Chimäre entsteht, oder dass mehrere Plasmide gleichzeitig in derselben Zelle koexistieren18,24,28,29. Dieses Phänomen ist sehr hilfreich, um relevante epidemiologische Plasmidlinien zu etablieren und zu verfolgen. Die Fitnessvorteile, die ein Plasmid mit mehreren Replikons innerhalb derselben Inkompatibilitätsgruppe mit sich bringt, sind jedoch nicht klar, da dies sicherlich Probleme der Replikationskoordination, -regulation und der durch Inkompatibilitätsphänomene verursachten Instabilität aufwerfen würde. Dies steht im Gegensatz dazu, dass Plasmide Replikons aus verschiedenen Inkompatibilitätsgruppen kooptieren, was die Replikationsmöglichkeiten innerhalb verschiedener Wirte erweitern würde. Daher sollte bei Folgearbeiten, die sich auf die Sequenzierung des gesamten Genoms oder Plasmids konzentrieren, beurteilt werden, ob die IncF-Plasmidreplikons diskrete und intakte genetische Einheiten darstellen oder ob es sich lediglich um Fusionen zwischen verschiedenen Typen handelt, die Replikonchimären erzeugen, wie bereits berichtet wurde18. Die Bewertung der Replikonfunktionalität ist ebenfalls gewährleistet.

Interessanterweise konnten wir von den acht in dieser Studie analysierten Suchtsystemtypen drei Suchtsysteme vom Typ I und drei Suchtsysteme vom Typ II identifizieren. Bei den elterlichen Spenderisolaten waren es 337 Kombinationen von Additionssystemen. In den Transkonjuganten des Empfängers wurden jedoch nur 176 Suchtsystemkombinationen nachgewiesen. Wie von anderen vorgeschlagen, besteht die Schlussfolgerung aus diesen Erkenntnissen darin, dass Suchtsysteme möglicherweise auf einem nicht-konjugativen Plasmid oder im Chromosom positioniert sind und diejenigen, die sich auf konjugativen Plasmiden befinden, mit den übertragbaren blaCTX-M-Genen assoziiert sind19,30,31. Darüber hinaus wurden fast alle entdeckten Suchtsysteme in den Empfängerstämmen auf IncF-Plasmiden getragen, was frühere Erkenntnisse bestätigt32. Plasmidabhängigkeitssysteme spielen eine wichtige Rolle bei der Plasmidstabilität und -erhaltung in einer Bakterienpopulation33 und können die Fitness der Bakterien unter widrigen Umweltbedingungen verbessern34. Daher deuten unsere Daten darauf hin, dass IncF-Plasmide mehrere Suchtsysteme zur Aufrechterhaltung und Stabilität während der horizontalen Verbreitung von blaCTX-M-Genen in äthiopischen Isolaten verwenden.

Ein weiteres Schlüsselelement hierfür ist die Feststellung, dass diese blaCTX-M-tragenden Plasmide auch die Möglichkeit besitzen, andere Resistenzgene von klinischer Bedeutung zu verbreiten, einschließlich solcher, die Resistenz gegen Sulfamethoxazol/Trimethoprim, Ciprofloxacin, Amoxicillin-Clavulansäure, Gentamicin, Amikacin verleihen. und Cefoxitin. Dies unterstreicht das Potenzial von Plasmiden, die blaCTX-M-Gene enthalten, zur schnellen Verbreitung von MDR in Krankenhäusern, Gemeinden und in der Landwirtschaft. Daher ist ein besseres Verständnis des Ursprungs und der Entwicklung der Resistenz gegen Nicht-Beta-Lactam-Antibiotika in Äthiopien erforderlich.

Trotz unserer Identifizierung und anfänglichen Charakterisierung übertragbarer AMR-Plasmide in E. coli-Isolaten, die in begrenzten Gesundheitseinrichtungen gesammelt wurden, ist es offensichtlich, dass entscheidende Kenntnisse über die genetische Vielfalt, die unter ihnen möglicherweise vorhanden ist, immer noch fehlen. Nachfolgende Arbeiten sollten sich auf die weitere genetische Charakterisierung der Plasmide konzentrieren, um das Ausmaß ihrer Diversität besser zu definieren und wichtige Informationen bereitzustellen, die das Plasmidrückgrat und den Replikontyp mit Kombinationen erworbener Mehrfachresistenzgene und Suchtmodule sowie anderen damit verbundenen phänotypischen Merkmalen verbinden Pathogenität wie Serumresistenz und die Fähigkeit zur Bildung von Biofilmen. Um dies zu erreichen, wäre eine Methode erforderlich, die die S1-Nuklease-vermittelte Spaltung der Plasmide, gefolgt von gepulster Feldgelelektrophorese und Southern Blotting35, und auch in Kombination mit direkter Plasmidsequenzierung oder sogar durch Sequenzierung des gesamten Genoms kombiniert. In Anbetracht der Tatsache, dass die meisten übertragbaren Plasmide in dieser Studie auf der IncF-Familie basierten, die in anderen Studien eine umfangreiche genetische Vielfalt aufwies36,37,38,39, spekulieren wir, dass dies auch für Plasmide in unserer Isolatsammlung zutrifft. Darüber hinaus besaß ein erheblicher Prozentsatz der übertragbaren Plasmide gemäß unserem PBRT-Assay ein nicht typisiertes Replikon. Daher wird die Anwendung anspruchsvollerer genetischer Methoden auf diese Gruppe von Isolaten auch neue Hinweise auf die Verbreitung von AMR unter verschiedenen E. coli-Populationen in Äthiopien liefern.

Neben den IncF-Plasmiden waren wir auch an den Isolaten interessiert, die übertragbare Plasmide mit schmalem Wirtsbereich und einem IncI1-Iγ- oder IncY-Replikon enthielten. Obwohl dies nicht durch sequenzbasierte Methoden bestätigt wurde, wurden die in unserer Studie identifizierten IncI1-Iγ- und IncY-Plasmide häufig in Verbindung mit dem blaCTX-M-15-Gen gefunden. Interessanterweise wurden Plasmide mit diesen Replikons in Bakterien nachgewiesen, die aus Tieren isoliert wurden, die für die Nahrungsaufnahme gezüchtet wurden, und die mit verschiedenen AMR-Genen assoziiert sind40,41,42,43. Basierend auf diesem Präzedenzfall ist es möglich, dass die hier identifizierten IncI1-Iγ- und IncY-Plasmide tierischen Ursprungs sind, was eine Quelle für menschliche Infektionen in Äthiopien sein könnte. Dies wird in zukünftigen Arbeiten mit äthiopischen Bakteriensammlungen bestätigt, die um Isolate aus breiteren gemeinschaftlichen und landwirtschaftlichen Quellen erweitert werden. Das einzige andere in unserer Studie entdeckte Replikon war IncL/M. Hierbei handelt es sich um ein Replikon mit breitem Wirtsbereich, das eine stärkere Übertragung zwischen verschiedenen Bakterienarten ermöglicht, wie durch einen Zusammenhang zwischen IncL/M-Plasmiden und der Verbreitung von blaCTX-M-3 und blaOXA-48 belegt44,45.

Verschiedene E. coli-Pathotypen besitzen eine Vielzahl von Virulenz-assoziierten Faktoren, die ihren Eintritt, ihre Kolonisierung, ihr Überleben und ihre Verbreitung innerhalb und zwischen infizierten menschlichen und tierischen Wirten unterstützen. Endgültige Schlussfolgerungen bezüglich der Pathotypen unserer Isolate erfordern noch eine Sequenzanalyse, um das Vorhandensein typischer Virulenzgene zu identifizieren, die in früheren Studien definiert wurden46,47,48. Es ist allgemein bekannt, dass Virulenz-assoziierte Faktoren in mobilen genetischen Elementen wie Plasmiden kodiert sein können49. Dies spiegelt sich auch in dieser Studie wider, die die Überlebensfähigkeit einer Untergruppe von Elternisolaten und ihren entsprechenden Plasmid-Empfängerstämmen in normalem menschlichem Serum zeigte, was auf spezifische Gene zurückzuführen ist, die auf den CTX-M-kodierenden Resistenzplasmiden getragen werden. Obwohl die Daten begrenzt sind, deuten sie darauf hin, dass AMR-Plasmide aus vielen in Äthiopien stammenden E. coli-Isolaten wahrscheinlich auch für andere Eigenschaften kodieren, die Lebensstilentscheidungen beeinflussen können, die für das Überleben in der Umwelt und die Pathogenität des Wirts wichtig sind.

Wir haben auch festgestellt, dass die meisten Isolate, die die Gene blaCTX-M-14, blaCTX-M-15 und blaCTX-M-27 enthalten, auf die Phylogruppen B2, D und F verteilt sind. Dabei handelt es sich wahrscheinlich um extraintestinale pathogene E. coli (ExPEC)-Isolate, da weltweite Bevölkerungsstudien routinemäßig ExPEC-Bakterien innerhalb der B2- und D-Phylogruppen assoziieren50. Dies ist ein ernstes Problem, da ExPEC-Bakterien ein großes globales klinisches Problem darstellen51. Daher spekulieren wir über eine hohe Prävalenz von ExPEC in Äthiopien, obwohl dies anhand umfangreicherer E. coli-Sammlungen überprüft werden muss. Dies wird möglich sein, weil wir über die laufende laborbasierte AMR-Überwachungsinitiative One Health in Äthiopien Zugang zu einer vielfältigen und wachsenden Sammlung von E. coli-Isolaten haben. Die Identifizierung virulenzassoziierter Faktoren, die zusammen mit plasmidkodierten AMR-Genen lokalisiert sind, wird erhebliche Auswirkungen auf die Entwicklung neuer und wieder auftretender bakterieller Krankheitserreger haben, die ein akutes Gesundheitsrisiko darstellen.

Es besteht auch Interesse an den Isolaten der phylogenetischen Gruppen A, B1 und C, bei denen es sich wahrscheinlich nicht um ExPEC-Stämme handelt. Vielmehr muss es sich entweder um intestinale, nicht pathogene kommensale Isolate oder intestinale pathogene Isolate (InPEC) handeln. In jedem Fall wurden sie aus Nicht-Stuhlproben, hauptsächlich Urin, isoliert, was auf einen Zusammenhang mit extraintestinalen Infektionen schließen lässt und eine Translokation aus dem Magen-Darm-Trakt erfordern würde. Da InPEC selten extraintestinale Infektionen verursachte52, vermuten wir, dass die verbleibenden extraintestinalen Isolate, die zu den anderen phylogenetischen Gruppen A, B1 und C gehören, aus kommensalen E. coli stammten. Diese Idee bedarf der Bestätigung, ein Präzedenzfall ergibt sich jedoch aus dem Wissen, dass kommensale E. coli-Stämme an extraintestinalen Infektionen beteiligt sein können, wenn die Magen-Darm-Barriere durchbrochen wird, insbesondere bei Patienten mit geschwächtem Immunsystem, und wenn die Bakterienlast besonders hoch ist53.

Unsere Studie weist bestimmte Einschränkungen auf. Es wurde nicht direkt bestimmt, welche blaCTX-M-Gene genetisch mit den identifizierten Plasmid-Replikon-Typen verknüpft waren. Eine genetische Charakterisierung der Isolate, die keine blaCTX-M-Gene übertragen haben, wurde ebenfalls nicht durchgeführt. Darüber hinaus könnten zuverlässige genetische Zusammenhänge ohne Plasmidsequenzierungsdaten nicht direkt abgeleitet werden. Darüber hinaus wurden unsere Identifizierung und anfängliche Charakterisierung übertragbarer AMR-Plasmide in E. coli-Isolaten in begrenzten Gesundheitseinrichtungen gesammelt und sind nicht landesweit vertreten. Daher müssen die Ergebnisse in zukünftigen Arbeiten an Sammlungen bestätigt werden, die um Isolate aus größeren Gemeinschaften und landwirtschaftlichen Quellen erweitert werden. In zukünftigen Studien wird der Zusammenhang zwischen der Wirksamkeit des Plasmidtransfers und den genetischen Merkmalen der Plasmide untersucht, da diese Informationen nicht nur für Epidemiologen und die äthiopische Überwachung, sondern auch für die globale wissenschaftliche Gemeinschaft relevant sein werden, um den Erfolg der Ausbreitung zu beurteilen Verbreitung eines Antibiotikaresistenzgens mit Plasmidtyp und -mobilität.

Zusammenfassend berichten wir über eine hohe Prävalenz von IncF-ähnlichen Plasmiden, die möglicherweise an der Mobilisierung von CTX-M und anderen AMR-Genen in Äthiopien beteiligt sind. Diese Plasmide stammen größtenteils aus der international erfolgreichen ST131-Linie und enthalten das ISEcp1-Element für eine effektive Generfassung sowie mehrere Suchtsysteme zur Selektion für die Plasmiderhaltung in Tochterzellen. Die Daten weisen auf die zugrunde liegende molekulare Grundlage für die zuvor gemeldete hohe Prävalenz von blaCTX-M-15 in Äthiopien hin11. Das Wissen über die Rolle übertragbarer Plasmide bei der Verbreitung von AMR-Genen unter extraintestinalen E. coli-Populationen in Äthiopien ist ein wichtiger Schritt. Dies trägt nicht nur zur Stärkung nationaler Infektionspräventions- und -kontrollsysteme bei, sondern eröffnet auch die Möglichkeit, therapeutische Strategien zu entwickeln, um Bakterien, die solche Plasmide beherbergen, gezielt anzugreifen und so deren spätere Aneignung und Übertragung von AMR innerhalb von Bakterienpopulationen zu begrenzen54,55. Insgesamt repräsentieren die Daten einen hohen AMR-Plasmidtransport unter CTX-M ESBL-produzierenden E. coli-Isolaten aus vier Einrichtungen in Äthiopien. Infolgedessen ist das Potenzial für die Plasmidübertragbarkeit sehr hoch, ebenso wie die Wahrscheinlichkeit einer weiteren schnellen Ausbreitung von AMR-Genen verschiedener Familien.

Die Isolate wurden aus einer Biobank entnommen, nachdem sie 2018 im Rahmen der laufenden nationalen AMR-Überwachungsinitiative in vier geografisch unterschiedlichen Einrichtungen gesammelt worden waren. Die Initiative wurde 2017 vom EPHI unter der Aufsicht des Gesundheitsministeriums ins Leben gerufen und steht unter der Schirmherrschaft der Global AMR and Use Surveillance (GLASS)-Initiative der Weltgesundheitsorganisation (https://www.who.int/initiatives/glass). ). Detaillierte Probenentnahmeverfahren einschließlich Einschluss- und Ausschlusskriterien für Patienten werden an anderer Stelle beschrieben11,56 und es wird strikt an die von der Ohio State University Global One Health-Initiative57 festgelegten Standardpraktiken für klinische mikrobiologische Probenentnahmen gehalten. Bei allen in der Biobank handelt es sich um klinische Isolate und nicht um Isolate aus der Allgemeinbevölkerung oder anderen epidemiologischen Szenarien.

In unserer jüngsten Studie wurden für 204 klinische ESBL-produzierende E. coli-Isolate erste phänotypische Charakterisierungen, Stammscreenings, Phylotypisierungen sowie der Nachweis von β-Lactamase-Genen und Antibiotika-Empfindlichkeitstests durchgeführt11. In der aktuellen Untersuchung haben wir 100 CTX-Ms-produzierende Isolate berücksichtigt, die aus Urin (n = 84), Eiter (n = 10) und Blut (n = 6) des Originalsatzes gewonnen wurden. Es war ausreichend, sich auf nur 100 Isolate zu konzentrieren, da alle in unserer ersten Studie identifizierten CTX-Ms-kodierenden Gentypen in dieser Untersammlung enthalten waren. Die Überrepräsentation von Isolaten aus Urin lässt jedoch darauf schließen, dass die meisten dieser Stämme mit Virulenzfaktoren angereichert sind, die mit einer Invasion des Urogenitalsystems in Zusammenhang stehen. Darüber hinaus liegen uns zum Zeitpunkt der Sammlung keine Daten zur antimikrobiellen Belastung vor. Dies kann relevant sein, da es denkbar ist, dass bestimmte Patienten, von denen die Isolate gewonnen wurden, eine antimikrobielle Therapie erhielten, was möglicherweise zu einer Verzerrung in Richtung einer Überrepräsentation bestimmter antimikrobieller Resistenzgene führt.

Die Studie wurde vom EPHI Scientific and Ethical Review Board (EPHI-IRB-054–2017) und dem College of Natural and Computational Sciences Institutional Review Board der Addis Ababa University (CNS-IRB/039/2019) genehmigt. Da alle in diese Studie einbezogenen Bakterienisolate aus einer Biobank stammten, bezog sich die Studie nicht direkt auf Patienten, menschliches Material oder persönliche Datenidentifikatoren.

Plasmide wurden entweder durch Konjugation oder chemische Transformation übertragen. Die Konjugation wurde durch einen Paarungstest unter Verwendung von E coli J53 AziR als Empfängerstamm58 durchgeführt. Transkonjuganten wurden auf Luria-Bertani-Agar (LA)-Platten ausgewählt, die Natriumazid (150 µg/ml) und Cefotaxim (2 µg/ml) enthielten. Dies machte es erforderlich, dass alle Spenderstämme vorab auf ihre Empfindlichkeit gegenüber Natriumazid und E. coli J53 AziR auf ihre Empfindlichkeit gegenüber Cefotaxim getestet wurden. Wenn die Plasmide nicht konjugativ waren, wurde die chemische Transformation unter Verwendung des Empfängerstamms E. coli HB101 (Promega, Schweden) durchgeführt. Plasmide wurden mit dem GeneJET-Plasmid-Miniprep-Kit (Thermo Fisher Scientific Inc.) gereinigt und durch Hitzeschock bei 42 °C in den chemisch kompetenten Empfängerstamm transformiert. Transformanten wurden auf LA-Platten, ergänzt mit Cefotaxim (2 µg/ml), selektiert.

Die Isolate wurden auf das Vorhandensein der ESBL-kodierenden Gene blaTEM, blaSHV, blaCTX-M und blaOXA analysiert, wobei eine Kombination etablierter PCR- und Sequenzierungsmethoden wie zuvor beschrieben verwendet wurde59. Gereinigte PCR-Produkte wurden mithilfe des Dienstes von Eurofins genomics (Ebersberg, Deutschland) sequenziert. Die β-Lactamase-Gentypen wurden durch Abgleich mit Sequenzen in GenBank unter Verwendung von BLAST (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST) identifiziert. Für 10 Antibiotika wurden Antibiotika-Empfindlichkeitstests gegen übertragbare Elternisolate und deren entsprechende Empfänger von AMR-Plasmiden durchgeführt, um die Übertragung von blaCTX-M zu bestätigen und jede damit verbundene Übertragung anderer Resistenzphänotypen festzustellen. Der Assay verwendete die Scheibendiffusionsmethode auf Mueller-Hinton-Agarplatten gemäß den CLSI-Empfehlungen. Die Gruppe antibiotikahaltiger Scheiben (Oxoid LTD, Basingstoke, Hampshire, England) zusammen mit ihren abgekürzten Namen lautete Amoxicillin-Clavulansäure (AMC-20/10 µg), Cefoxitin (FOX-30 µg), Cefotaxim (CTX-30 µg). , Ceftazidim (CAZ-30 µg), Cefepim (CEF-30 µg), Gentamicin (GEN-10 µg), Amikacin (AMK-30 µg), Ciprofloxacin (CIP-5 µg), Meropenem (MEM-10 µg) und Sulfamethoxazol /Trimethoprim (SXT-23,75/1,25 µg). Die Anfälligkeit wurde gemäß CLSI-Dokument M100-S30 (CLSI, 2020) interpretiert. ESBL-negative E. coli ATCC 25.922 und ESBL-positive K. pneumoniae subsp. Als Referenzstämme wurden pneumoniae ATCC 700.603 (Microbiologics Inc., Saint Cloud, Minnesota, USA) verwendet.

Ein PBRT-Protokoll mit 18 Primerpaaren in 5 Multiplex- und 3 Simplex-Reaktionsaufbauten60 wurde verwendet, um die AMR-Plasmid-Replikontypen FIA, FIB, FIC, HI1, HI2, I1-Ig, L/M, N, P, W, T zu identifizieren , A/C, K, B/O, X, Y, F und FIIA.

Acht Suchtsysteme wurden für die 75 Elternspender und ihre jeweiligen Empfängerstämme unter Verwendung zuvor beschriebener PCR-Primerpaare und Amplifikationsbedingungen19 bestimmt. Dazu gehörte der Nachweis von drei Suchtsystemen vom Typ I [Hok-Sok (hok-sok) (wirtsabtötend), PndA-PndC (pndAC) (Förderung des Nukleinsäureabbaus) und SrnB-SrnC (srnBC) (stabile RNA-negativ). )] und fünf Suchtsysteme vom Typ II [PemK-PemI (pemKI) (Plasmid-Notfallerhaltung), CcdA-CcdB (ccdAB) (gekoppelt an die Zellteilung), RelB-RelE (relBE) (entspannte kontrollstabile RNA-Synthese), ParD- ParE (parDE) (DNA-Replikation) und VagC-VagD (vagCD) (Virulenz-assoziierte Proteine)].

Der Nachweis der Insertionssequenz ISEcp1 wurde durch PCR unter Verwendung der Kombination aus ISEcp1-Primer und CTX-M-Reverse-Konsensus-Primer (MA1-Reverse) wie zuvor beschrieben61 bestimmt. Ein amplifiziertes Produkt weist auf das ISEcp1-Element hin, das sich stromaufwärts der blaCTX-M-Gene befindet. Die PCR-Produkte wurden gereinigt und durch Sequenzierung bestätigt.

Die Biofilmbildung wurde für 12 Elternisolate bestimmt. Die ausgewählten Isolate und ihre nachgewiesenen Genotypen und Phänotypen sind in der Ergänzungstabelle S1 aufgeführt. Alle Elternisolate gehörten zu den bekannten extraintestinalen pathogenen E. coli (phylogenetische Gruppe B2 und D). Alle außer Isolat 149 sind der internationale Hochrisikoklon ST131. Alle produzieren mindestens einen CTX-M-Typ und alle außer Isolat 74 zeigten den Nachweis von mehr als einem IncF-Plasmid-Replikon-Typ. Für die Messung der Biofilmbildungskapazität der Elternisolate und ihrer entsprechenden Empfänger wurde ein zuvor beschriebenes Protokoll mit geringfügigen Änderungen verwendet62. Kurz gesagt, beide Bakteriengruppen wurden in M63-Minimalmedium mit Glycerin als Kohlenstoffquelle und mit entsprechenden Antibiotika über Nacht bei 37 °C unter Belüftung gezüchtet. Für die Elternstämme des Spenders wurde Cefotaxim (2 µg/ml) und für die Empfänger 2 µg/ml Cefotaxim und 100 µg/ml Natriumazid verwendet. Der Stamm E. coli J53 AziR wurde als Kontrolle verwendet und im M63-Medium mit 100 µg/ml Natriumazid gezüchtet. Von über Nacht gezüchteten Bakterienkulturen wurden 3 µl-Aliquots mit 147 µl frischem M63-Medium in den Vertiefungen einer sterilen 96-Loch-µl-Rundbodenschale gemischt und über Nacht bei 37 °C inkubiert. Entwickelte Biofilme wurden hitzefixiert und mit 0,1 % w/v Kristallviolettlösung angefärbt. Die gefärbte Biomasse wurde durch Solubilisierung in 33 % (v/v) Eisessig gewonnen. Das Ausmaß des solubilisierten Biofilms wurde dann spektroskopisch bei einer Absorption von 560 nm aufgezeichnet und die Effizienz der Biofilmbildung durch Normalisierung mit planktonischem Wachstum berechnet und als optische Dichte bei einer Wellenlänge von 600 nm aufgezeichnet. Die spezifische Biofilmbildung (SBF) wurde mithilfe der Formel SBF = (AB-CW)/G bestimmt, wobei AB die OD560 der gefärbten Zellen, CW die OD560 der nur mit M63-Medium kultivierten Kontrollvertiefungen und G die OD600 der Bakterien ist Wachstum berechnet aus G = OD600 (24 h) – OD600 (0 h). Die Stämme wurden in schwache Biofilmbildner (SBF ≤ 0,5), mäßige Biofilmbildner (SBF = 0,5–1,0) und starke Biofilmbildner (SBF ≥ 1,0) eingeteilt. Aus logistischen Gründen wurde die Stichprobengröße auf 12 beschränkt, um zur Gewährleistung der Datenqualität mindestens drei biologische Replikate mit drei technischen Wiederholungen zu ermöglichen. Darüber hinaus stellte der Auswahlprozess sicher, dass die Elternisolate die unterschiedlichen phylogenetischen Hintergründe repräsentierten.

Die Serumempfindlichkeit wurde für 10 Elternisolate und ihre entsprechenden Transkonjuganten unter Verwendung eines zuvor beschriebenen Protokolls49 bestimmt. Kurz gesagt, die Stämme wurden in LB-Brühe über Nacht bei 37 °C unter Belüftung gezüchtet. Fünf µl der Übernachtkulturen wurden in 495 µl frische LB-Brühe subkultiviert und 2 Stunden lang bei 37 °C statisch gezüchtet. Nach 3-minütiger Zentrifugation bei 7600 g wurden die Pellets in 500 µl phosphatgepufferter Kochsalzlösung resuspendiert. Volumina von 20 µl der gewaschenen Bakterien wurden mit 180 µl normalem Humanserum in einer 96-Well-Mikrotiterschale mit flachem Boden gemischt und 3 Stunden lang statisch bei 37 °C inkubiert. Zu den Zeitpunkten 0 und 3 Stunden wurden 20 µl aus den Vertiefungen entnommen und nach geeigneter Reihenverdünnung auf LB-Platten ausplattiert, die 2 µg/ml Cefotaxim für Elternstämme, 2 µg/ml Cefotaxim und 100 µg/ml Natriumazid für die Transplantation enthielten. Konjuganten und 100 µg/ml Natriumazid für die E. coli J53 AziR-Kontrolle. Die Anzahl der koloniebildenden Einheiten (KBE) der Bakterien wurde bestimmt, nachdem die Platten über Nacht bei 37 °C inkubiert wurden. Die Anfälligkeit für aktives Serum wurde wie folgt berechnet: log kill = (log10 KBE/µl der anfänglich hinzugefügten Bakterien – 0 Stunden) – (log10 KBE/µl der Bakterien, die die Inkubation nach 3 Stunden überlebten) gemäß einem früheren Bericht63. Alle Experimente wurden doppelt durchgeführt. Der Auswahlprozess der 10 Isolate stellte sicher, dass die Elternisolate die unterschiedlichen phylogenetischen Hintergründe repräsentierten. Der Empfängerstamm J53 allein wurde in allen Tests als Kontrolle verwendet.

Die Daten wurden mithilfe von Excel-Tabellen (Microsoft Office) aufbereitet und in SPSS Version 20.0 importiert. Die Häufigkeiten verschiedener Variablen wurden berechnet. Kreuztabellen und Grafiken wurden verwendet, um die unterschiedlichen Beziehungen zwischen den Daten darzustellen.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim jeweiligen Autor erhältlich.

Antimikrobielle Resistenz

Afrikanische Gesellschaft für Labormedizin

Antimikrobieller Empfindlichkeitstest

β-Lactamase-kodierendes Gen

Grundlegendes lokales Ausrichtungstool

Koloniebildende Einheit

Klinische und Laborstandard-Institution

Aktiv auf Cefotaxim, erstmals in München isoliert

Äthiopisches Nationales Akkreditierungsbüro

β-Lactamasen mit erweitertem Spektrum

Horizontaler Gentransfer

Institutionelles Prüfungsgremium

Identifikation

Unvereinbarkeit

Einfügungssequenz

Internationale Standardisierungsorganisation

Lauria-Farming-Agar

Lauria-Bertani

Multilocus-Sequenztypisierung

Oxacillinase

Spezifische Biofilmbildung

β-Lactamase-Enzym, benannt nach der Sulfhydryl-Variablen

Der schrittweise Verbesserungsprozess der Laborqualität bis hin zur Akkreditierung

Sequenzierungstyp

β-Lactamase-Enzym, benannt nach einem griechischen Patienten Temoniera

World Health, O. Bericht 2022 des Global Antimicrobial Resistance and Use Surveillance System (GLASS). (2022).

Iredell, J., Brown, J. & Tagg, K. Antibiotikaresistenz bei Enterobacteriaceae: Mechanismen und klinische Implikationen. BMJ 352, h6420. https://doi.org/10.1136/bmj.h6420 (2016).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

De Angelis, G., Del Giacomo, P., Posteraro, B., Sanguinetti, M. & Tumbarello, M. Molekulare Mechanismen, Epidemiologie und klinische Bedeutung der Beta-Lactam-Resistenz bei Enterobacteriaceae. Int. J. Mol. Wissenschaft. 21, 1. https://doi.org/10.3390/ijms21145090 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Paterson, DL & Bonomo, RA Beta-Lactamasen mit erweitertem Spektrum: ein klinisches Update. Klin. Mikrobiol. Rev. 18, 657–686. https://doi.org/10.1128/CMR.18.4.657-686.2005 (2005).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Bevan, ER, Jones, AM & Hawkey, PM Globale Epidemiologie von CTX-M-Beta-Lactamasen: Zeitliche und geografische Verschiebungen im Genotyp. J. Antimicrob. Chemother. 72, 2145–2155. https://doi.org/10.1093/jac/dkx146 (2017).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Eckert, C., Gautier, V. & Arlet, G. DNA-Sequenzanalyse der genetischen Umgebung verschiedener blaCTX-M-Gene. J. Antimicrob. Chemother. 57, 14–23. https://doi.org/10.1093/jac/dki398 (2006).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Partridge, SR, Kwong, SM, Firth, N. & Jensen, SO Mobile genetische Elemente, die mit antimikrobieller Resistenz verbunden sind. Klin. Mikrobiol. Rev. 31, 1. https://doi.org/10.1128/CMR.00088-17 (2018).

Artikel Google Scholar

Escudeiro, P., Pothier, J., Dionisio, F. & Nogueira, T. Antibiotikaresistenz-Gendiversität und Virulenzgen-Diversität korrelieren im menschlichen Darm und in Umweltmikrobiomen. mSphere 4, 1. https://doi.org/10.1128/mSphere.00135-19 (2019).

Artikel Google Scholar

Schaufler, K. et al. Genomische und funktionelle Analyse der neu auftretenden virulenten und multiresistenten Escherichia coli-Liniensequenz Typ 648. Antimicrob. Agenten Chemother. 63, 1. https://doi.org/10.1128/AAC.00243-19 (2019).

Artikel Google Scholar

Saravanan, M., Ramachandran, B. & Barabadi, H. Die Prävalenz und das Arzneimittelresistenzmuster von Beta-Lactamasen mit erweitertem Spektrum (ESBLs), die Enterobacteriaceae in Afrika produzieren. Mikrob. Pathog. 114, 180–192. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2017.11.061 (2018).

Artikel PubMed Google Scholar

Negeri, AA et al. Profilierung der antimikrobiellen Resistenz und molekulare epidemiologische Analyse von β-Lactamasen mit erweitertem Spektrum, die von extraintestinal invasiven Escherichia coli-Isolaten aus Äthiopien produziert werden: Das Vorhandensein der internationalen Hochrisikoklone ST131 und ST410 wurde nachgewiesen. Vorderseite. Mikrobiol. 12, 2159. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.706846 (2021).

Artikel Google Scholar

Bonnet, R. Wachsende Gruppe von Beta-Lactamasen mit erweitertem Spektrum: die CTX-M-Enzyme. Antimikrob. Agenten Chemother. 48, 1–14. https://doi.org/10.1128/AAC.48.1.1-14.2004 (2004).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Tsang, J. Bakterielle Plasmid-Suchtsysteme und ihre Auswirkungen auf die Entwicklung von Antibiotika-Medikamenten. Postdoc. J. 5, 3–9 (2017).

PubMed PubMed Central Google Scholar

Engelberg-Kulka, H. & Glaser, G. Suchtmodule und programmierter Zelltod und Antitod in Bakterienkulturen. Annu. Rev. Microbiol. 53, 43–70. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.53.1.43 (1999).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Stalder, T. & Top, E. Plasmidtransfer in Biofilmen: Eine Perspektive auf Einschränkungen und Chancen. NPJ Biofilms Microbiomes 2, 1. https://doi.org/10.1038/npjbiofilms.2016.22 (2016).

Artikel Google Scholar

Ranjan, A. et al. Der Transport von ESBL-Plasmiden in E. coli verbessert die In-vitro-Konkurrenzfitness von Bakterien und die Serumresistenz bei einigen Stämmen pandemischer Sequenztypen ohne Gesamtfitnesskosten. Darm. Pathog. 10, 24. https://doi.org/10.1186/s13099-018-0243-z (2018).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Phan, MD et al. Das Serumresistom eines weltweit verbreiteten multiresistenten uropathogenen Escherichia coli-Klons. PLoS Genet. 9, e1003834. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1003834 (2013).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Carattoli, A. et al. Identifizierung von Plasmiden durch PCR-basierte Replikontypisierung. J. Mikrobiol. Methoden 63, 219–228. https://doi.org/10.1016/j.mimet.2005.03.018 (2005).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Mnif, B. et al. Molekulare Charakterisierung von Suchtsystemen von Plasmiden, die Beta-Lactamasen mit erweitertem Spektrum in Escherichia coli kodieren. J. Antimicrob. Chemother. 65, 1599–1603. https://doi.org/10.1093/jac/dkq181 (2010).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Price, LB et al. Die Epidemie des Extended-Spectrum-Beta-Lactamase-produzierenden Escherichia coli ST131 wird von einem einzigen hochpathogenen Subklon, H30-Rx, ausgelöst. mBio 4, e00377–00313. https://doi.org/10.1128/mBio.00377-13 (2013).

Tamang, MD et al. Molekulare Charakterisierung der CTX-M-Beta-Lactamase und der damit verbundenen Suchtsysteme in Escherichia coli, die bei Rindern, Landarbeitern und in der landwirtschaftlichen Umgebung zirkulieren. Appl. Umgebung. Mikrobiol. 79, 3898–3905. https://doi.org/10.1128/AEM.00522-13 (2013).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Cartelle, M. et al. Hohe Resistenz gegen Ceftazidim, verliehen durch ein neues Enzym, CTX-M-32, abgeleitet von CTX-M-1 durch eine einzelne Asp240-Gly-Substitution. Antimikrob. Agenten Chemother. 48, 2308–2313. https://doi.org/10.1128/AAC.48.6.2308-2313.2004 (2004).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Rozwandowicz, M. et al. Plasmide, die antimikrobielle Resistenzgene in Enterobacteriaceae tragen. J. Antimicrob. Chemother. 73, 1121–1137. https://doi.org/10.1093/jac/dkx488 (2018).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Villa, L., Garcia-Fernandez, A., Fortini, D. & Carattoli, A. Replikonsequenztypisierung von IncF-Plasmiden, die Virulenz- und Resistenzdeterminanten tragen. J. Antimicrob. Chemother. 65, 2518–2529. https://doi.org/10.1093/jac/dkq347 (2010).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Mathers, AJ, Peirano, G. & Pitout, JD Die Rolle epidemischer Resistenzplasmide und internationaler Hochrisikoklone bei der Ausbreitung multiresistenter Enterobacteriaceae. Klin. Mikrobiol. Rev. 28, 565–591. https://doi.org/10.1128/CMR.00116-14 (2015).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Johnson, TJ et al. Separate F-Typ-Plasmide haben die Entwicklung des H30-Subklons des Escherichia coli-Sequenztyps 131 geprägt. mSphere 1, 1. https://doi.org/10.1128/mSphere.00121-16 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Stephens, C. et al. F-Plasmide sind die Hauptträger von Antibiotikaresistenzgenen in mit dem Menschen assoziierten kommensalen Escherichia coli. mSphere 5, 1. https://doi.org/10.1128/mSphere.00709-20 (2020).

Artikel Google Scholar

Carattoli, A. Resistenzplasmidfamilien in Enterobacteriaceae. Antimikrob. Agenten Chemother. 53, 2227–2238. https://doi.org/10.1128/AAC.01707-08 (2009).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Drieux, L. et al. Vollständige Nukleotidsequenz des großen konjugativen pTC2-Multireplikon-Plasmids, das für die VIM-1-Metallo-Beta-Lactamase kodiert. J. Antimicrob. Chemother. 68, 97–100. https://doi.org/10.1093/jac/dks367 (2013).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Tamang, MD et al. Prävalenz und molekulare Charakterisierung von CTX-M-Beta-Lactamase-produzierenden Escherichia coli, isoliert aus gesunden Schweinen und Rindern. Durch Lebensmittel übertragene Krankheitserreger. Dis. 10, 13–20. https://doi.org/10.1089/fpd.2012.1245 (2013).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Jo, SJ & Woo, GJ Molekulare Charakterisierung von Plasmiden, die für CTX-M-Beta-Lactamasen und ihre damit verbundenen Suchtsysteme kodieren, die unter Escherichia coli von Hühnern im Einzelhandel, Hühnerfarmen und Schlachthöfen in Korea zirkulieren. J. Mikrobiol. Biotechnologie. 26, 270–276. https://doi.org/10.4014/jmb.1507.07048 (2016).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Mnif, B. et al. Molekulare Epidemiologie von Escherichia coli, die Beta-Lactamase mit erweitertem Spektrum in Tunesien produzieren, und Charakterisierung ihrer Virulenzfaktoren und Plasmid-Abhängigkeitssysteme. BMC Mikrobiol. 13, 147. https://doi.org/10.1186/1471-2180-13-147 (2013).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Doumith, M., Dhanji, H., Ellington, MJ, Hawkey, P. & Woodford, N. Charakterisierung von Plasmiden, die Beta-Lactamasen mit erweitertem Spektrum und deren Suchtsysteme kodieren, die unter klinischen Escherichia coli-Isolaten im Vereinigten Königreich zirkulieren. J. Antimicrob. Chemother. 67, 878–885. https://doi.org/10.1093/jac/dkr553 (2012).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Hayes, F. Toxine-Antitoxine: Plasmiderhaltung, programmierter Zelltod und Stillstand des Zellzyklus. Wissenschaft 301, 1496–1499. https://doi.org/10.1126/science.1088157 (2003).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Barton, BM, Harding, GP & Zuccarelli, AJ Eine allgemeine Methode zum Nachweis und zur Größenbestimmung großer Plasmide. Anal. Biochem. 226, 235–240. https://doi.org/10.1006/abio.1995.1220 (1995).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Douarre, PE, Mallet, L., Radomski, N., Felten, A. & Mistou, MY Die Analyse von COMPASS, einer neuen umfassenden Plasmiddatenbank, ergab die Prävalenz von Multireplikonen und eine umfangreiche Vielfalt von IncF-Plasmiden. Front Microbiol 11, 483. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00483 (2020).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Shin, J., Choi, MJ & Ko, KS Die Replikonsequenztypisierung von IncF-Plasmiden und die genetischen Umgebungen von blaCTX-M-15 weisen auf mehrere Akquisitionen von blaCTX-M-15 in Escherichia coli- und Klebsiella pneumoniae-Isolaten aus Südkorea hin. J. Antimicrob. Chemother. 67, 1853–1857. https://doi.org/10.1093/jac/dks143 (2012).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Yang, QE et al. IncF-Plasmid-Diversität in multiresistenten Escherichia coli-Stämmen von Tieren in China. Vorderseite. Mikrobiol. 6, 964. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00964 (2015).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Dahmen, S., Metayer, V., Gay, E., Madec, JY & Haenni, M. Charakterisierung von Extended-Spectrum-Beta-Lactamase (ESBL)-tragenden Plasmiden und Klonen von Enterobacteriaceae, die in Frankreich Rindermastitis verursachen. Tierarzt. Mikrobiol. 162, 793–799. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2012.10.015 (2013).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Fortini, D., Fashae, K., Garcia-Fernandez, A., Villa, L. & Carattoli, A. Plasmid-vermittelte Chinolonresistenz und Beta-Lactamasen in Escherichia coli von gesunden Tieren aus Nigeria. J. Antimicrob. Chemother. 66, 1269–1272. https://doi.org/10.1093/jac/dkr085 (2011).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Zhang, C. et al. Ein phagenähnliches IncY-Plasmid, das das mcr-1-Gen in Escherichia coli aus einer Schweinefarm in China trägt. Antimikrob. Agenten Chemother. 61, 1. https://doi.org/10.1128/AAC.02035-16 (2017).

Artikel Google Scholar

Puangseree, J., Prathan, R., Srisanga, S., Angkittitrakul, S. & Chuanchuen, R. Plasmidprofilanalyse von Escherichia coli und Salmonella enterica, isoliert aus Schweinen, Schweinefleisch und Menschen Epidemiol. Infizieren. 150, 110. https://doi.org/10.1017/S0950268822000814 (2022).

Artikel Google Scholar

Garcia-Fernandez, A., Fortini, D., Veldman, K., Mevius, D. & Carattoli, A. Charakterisierung von Plasmiden, die die Gene qnrS1, qnrB2 und qnrB19 in Salmonellen beherbergen. J. Antimicrob. Chemother. 63, 274–281. https://doi.org/10.1093/jac/dkn470 (2009).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Carattoli, A. Plasmide in Gram-Negativen: Molekulare Typisierung von Resistenzplasmiden. Int. J. Med. Mikrobiol. 301, 654–658. https://doi.org/10.1016/j.ijmm.2011.09.003 (2011).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Beyrouthy, R. et al. IS1R-vermittelte Plastizität von IncL/M-Plasmiden führt zur Insertion von bla OXA-48 in das Escherichia coli-Chromosom. Antimikrob. Agenten Chemother. 58, 3785–3790. https://doi.org/10.1128/AAC.02669-14 (2014).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Omar, KB & Barnard, TG Nachweis von durchfallerregenden Escherichia coli in klinischen und ökologischen Wasserquellen in Südafrika mittels einstufiger 11-Gen-m-PCR. Welt J. Microbiol. Biotechnologie. 30, 2663–2671. https://doi.org/10.1007/s11274-014-1690-4 (2014).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Perichon, B. et al. Sequenz des konjugativen Plasmids pIP1206, das Resistenz gegen Aminoglykoside durch 16S-rRNA-Methylierung und gegen hydrophile Fluorchinolone durch Efflux vermittelt. Antimikrob. Agenten Chemother. 52, 2581–2592. https://doi.org/10.1128/AAC.01540-07 (2008).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Norton, JP & Mulvey, MA Toxin-Antitoxin-Systeme sind wichtig für die nischenspezifische Kolonisierung und Stressresistenz von uropathogenen Escherichia coli. PLoS Pathog 8, e1002954. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1002954 (2012).

Hussain, A. et al. Multiresistenter uropathogener Escherichia coli aus einer Region in Indien, in der Harnwegsinfektionen endemisch sind: genotypische und phänotypische Merkmale von Sequenztyp-131-Isolaten der CTX-M-15-Extended-Spectrum-Beta-Lactamase-produzierenden Linie. Antimikrob. Agenten Chemother. 56, 6358–6365. https://doi.org/10.1128/AAC.01099-12 (2012).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Johnson, JR & Russo, TA Molekulare Epidemiologie extraintestinaler pathogener Escherichia coli. EcoSal Plus 8, 1. https://doi.org/10.1128/ecosalplus.ESP-0004-2017 (2018).

Artikel Google Scholar

Sora, VM et al. Extraintestinale pathogene Escherichia coli: Virulenzfaktoren und Antibiotikaresistenz. Krankheitserreger 10, 1. https://doi.org/10.3390/pathogens10111355 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Rojas-Lopez, M., Monterio, R., Pizza, M., Desvaux, M. & Rosini, R. Darmpathogene Escherichia coli: Erkenntnisse für die Impfstoffentwicklung. Vorderseite. Mikrobiol. 9, 440. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00440 (2018).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Vila, J. et al. Escherichia coli: Ein alter Freund mit neuen Neuigkeiten. FEMS Mikrobiol. Rev. 40, 437–463. https://doi.org/10.1093/femsre/fuw005 (2016).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Vrancianu, CO, Popa, LI, Bleotu, C. & Chifiriuc, MC Targeting von Plasmiden zur Begrenzung des Erwerbs und der Übertragung antimikrobieller Resistenzen. Vorderseite. Mikrobiol. 11, 761. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00761 (2020).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Williams, JJ & Hergenrother, PJ Plasmide als Achillesferse arzneimittelresistenter Bakterien entlarven. Curr. Meinung. Chem. Biol. 12, 389–399. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2008.06.015 (2008).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ibrahim, RA et al. Überwachung antimikrobieller Resistenzen in Äthiopien: Umsetzungserfahrungen und gewonnene Erkenntnisse. Afr. J. Lab. Med. 7, 770. https://doi.org/10.4102/ajlm.v7i2.770 (2018).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Kue, J. et al. Standardisierung der Sammlung klinischer Kulturproben in Äthiopien: eine Ausbildung von Trainern. BMC Med. Educ. 21, 195. https://doi.org/10.1186/s12909-021-02631-w (2021).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Hamprecht, A. et al. Pathogenität klinischer OXA-48-Isolate und Einfluss des OXA-48 IncL-Plasmids auf Virulenz und bakterielle Fitness. Vorderseite. Mikrobiol. 10, 2509. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02509 (2019).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Dallenne, C., Da Costa, A., Decre, D., Favier, C. & Arlet, G. Entwicklung einer Reihe von Multiplex-PCR-Assays zum Nachweis von Genen, die wichtige Beta-Lactamasen in Enterobacteriaceae kodieren. J. Antimicrob. Chemother. 65, 490–495. https://doi.org/10.1093/jac/dkp498 (2010).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Clermont, O., Christenson, JK, Denamur, E. & Gordon, DM Die Clermont Escherichia coli-Phylotypisierungsmethode überarbeitet: Verbesserung der Spezifität und Erkennung neuer Phylogruppen. Umgebung. Mikrobiol. Rep. 5, 58–65. https://doi.org/10.1111/1758-2229.12019 (2013).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Eckert, C. et al. Verbreitung von Beta-Lactamasen vom CTX-M-Typ unter klinischen Isolaten von Enterobacteriaceae in Paris, Frankreich. Antimikrob. Agenten Chemother. 48, 1249–1255. https://doi.org/10.1128/AAC.48.4.1249-1255.2004 (2004).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hossain, M. et al. Genotyp-Phänotyp-Korrelation von Beta-Lactamase-produzierenden uropathogenen Escherichia coli (UPEC)-Stämmen aus Bangladesch. Wissenschaft. Rep. 10, 14549. https://doi.org/10.1038/s41598-020-71213-5 (2020).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mouammine, A. et al. Ail- und PagC-verwandte Proteine ​​in den entomopathogenen Bakterien der Gattung Photorhabdus. PLoS One 9, e110060. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0110060 (2014).

Referenzen herunterladen

Die Autoren möchten den Personen danken, die an der Probenentnahme teilgenommen haben, sowie den Mitarbeitern des nationalen Referenzlabors für klinische Bakteriologie und Mykologie des EPHI für die anfängliche Identifizierung und Charakterisierung der Isolate im Rahmen des nationalen AMR-Überwachungsprogramms. Die Autoren danken außerdem Stephan Göttig (Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität) für die Bereitstellung des Bakterienstamms E coli J53 AziR.

Open-Access-Finanzierung durch die Universität Umea. Aspekte dieser Arbeit wurden teilweise von der Medizinischen Stiftung der Universität Umeå und teilweise vom Schwedischen Forschungsrat – Medizin und Gesundheit (Fördernummern 2014–06652 und 2018–02676) unterstützt.

Nationales Referenzlabor für klinische Bakteriologie und Mykologie, Äthiopisches Institut für öffentliche Gesundheit, Addis Abeba, Äthiopien

Wie man Abebe Aseffa macht

Abteilung für Mikrobielle, Zell- und Molekularbiologie, Hochschule für Natur- und Computerwissenschaften, Universität Addis Abeba, Addis Abeba, Äthiopien

Abebe Aseffa – Negeri (offizielles Video)

Abteilung für Molekularbiologie, Universität Umeå, Umeå, Schweden

Abebe Aseffa Negeri, Dharmender K. Gahlot, Jyoti M. Gurung und Matthew S. Francis

Umeå Center for Microbial Research, Universität Umeå, Umeå, Schweden

Dharmender K. Gahlot, Jyoti M. Gurung und Matthew S. Francis

Global One Health Initiative der Ohio State University, Ostafrikanisches Regionalbüro, Addis Abeba, Äthiopien

Eyasu Tigabu Seyoum

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

AAN entwarf die Studie, führte die Experimente durch und verfasste den ersten Manuskriptentwurf; HM entwarf die Studie und führte die Überwachung durch; DKG führte Biofilm-Experimente, Datenanalyse und Figurenvorbereitung durch; JMG führte die Überwachung, Datenanalyse und Figurenvorbereitung durch; ETS führte phänotypische Experimente durch und lieferte technische Erkenntnisse; Ärzte ohne Grenzen konzipierte die Studie, führte die Aufsicht durch, akquirierte Fördermittel und überarbeitete das Manuskript. Alle Autoren haben das endgültige Manuskript gelesen und genehmigt.

Korrespondenz mit Matthew S. Francis.

Die Autoren erklären, dass die Forschung in Abwesenheit jeglicher kommerzieller oder finanzieller Beziehungen durchgeführt wurde, die als potenzieller Interessenkonflikt ausgelegt werden könnten.

Springer Nature bleibt neutral hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die Originalautor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht gesetzlich zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Negeri, AA, Mamo, H., Gahlot, DK et al. Charakterisierung von Plasmiden, die blaCTX-M-Gene tragen, unter extraintestinalen klinischen Escherichia coli-Isolaten in Äthiopien. Sci Rep 13, 8595 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-35402-2

Zitat herunterladen

Eingegangen: 07. Juli 2022

Angenommen: 16. Mai 2023

Veröffentlicht: 26. Mai 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-35402-2

Jeder, mit dem Sie den folgenden Link teilen, kann diesen Inhalt lesen:

Leider ist für diesen Artikel derzeit kein Link zum Teilen verfügbar.

Bereitgestellt von der Content-Sharing-Initiative Springer Nature SharedIt

Durch das Absenden eines Kommentars erklären Sie sich damit einverstanden, unsere Nutzungsbedingungen und Community-Richtlinien einzuhalten. Wenn Sie etwas als missbräuchlich empfinden oder etwas nicht unseren Bedingungen oder Richtlinien entspricht, kennzeichnen Sie es bitte als unangemessen.