Sulfonamide resistance genes in soils treated with waste from animal production in an organic production system / Genes de resistência a sulfonamida em solos tratados com resíduos da produção animal em sistema orgânico de produção

Animal waste is widely used in organic production systems. However, these residues can increase antimicrobial determinants in the soil. In this perspective, this study was developed to evaluate the presence of sulfonamide resistance genes in soils from an organic production system that received animal waste as organic fertilizer. Soil samples were collected from four properties with different management practices to increase soil fertility. Three properties use the animal waste from the conventional system and the other use plant residues as soil cover and a legal reserve. The extraction of total DNA from soil was carried out followed by the amplification of genes encoding sulfonamide resistance (sul1 and sul2) by the PCR (polymerase chain reaction) technique. The sul1 and sul2 genes were detected only in soils treated with animal waste. The genes were not detected in soils from the legal reserve and the property that used plant residues as soil cover. These results indicate that the use of animal waste as agricultural fertilizer can increase genes for resistance to antimicrobials in the soil and the composting process may not be enough to eliminate them. This information reiterates the need to implement standards that establish quality parameters for animal waste, considering resistance to antimicrobials, as well as the development of management strategies that reduce the risk of spreading resistance to antimicrobials when these residues are applied to soils.

Resíduos animais são amplamente utilizados em sistemas de produção orgânicos. No entanto, esses resíduos podem incrementar determinantes antimicrobianos no solo. Nesta perspectiva, este estudo foi desenvolvido para avaliar a presença de genes de resistência à sulfonamida em solos do sistema de produção orgânico que receberam resíduos de animais como fertilizante orgânico. Amostras de solo foram coletadas de quatro propriedades com diferentes formas de manejo para aumentar a fertilidade do solo. Três utilizaram resíduos animais do sistema convencional; uma utilizou resíduos vegetais como cobertura do solo, além de uma reserva legal. Foi realizada a extração do DNA total do solo, seguida da amplificação dos genes que codificam resistência sulfonamida (sul1 e sul2) pela técnica de PCR (Polymerase Chain Reaction). Os genes sul1 e sul2 foram detectados apenas nos solos tratados com dejetos de animais. Não foram detectados nos solos da reserva legal e das propriedades que utilizavam resíduos vegetais como cobertura do solo. Esses resultados indicam que o uso de resíduos animais como fertilizante agrícola pode incrementar genes de resistência aos antimicrobianos no solo e que o processo de compostagem pode não ser suficiente para eliminá-los. Essas informações reiteram a necessidade de implementar padrões que estabeleçam parâmetros de qualidade para os resíduos animais, levando em conta a resistência aos antimicrobianos, bem como o desenvolvimento de estratégias de manejo que reduzam o risco de disseminação da resistência aos antimicrobianos quando esses resíduos são aplicados no solo.

Sulfonamide resistance genes in soils treated with waste from animal production in an organic production system / Genes de resistência a sulfonamida em solos tratados com resíduos da produção animal em sistema orgânico de produção

Animal waste is widely used in organic production systems. However, these residues can increase antimicrobial determinants in the soil. In this perspective, this study was developed to evaluate the presence of sulfonamide resistance genes in soils from an organic production system that received animal waste as organic fertilizer. Soil samples were collected from four properties with different management practices to increase soil fertility. Three properties use the animal waste from the conventional system and the other use plant residues as soil cover and a legal reserve. The extraction of total DNA from soil was carried out followed by the amplification of genes encoding sulfonamide resistance (sul1 and sul2) by the PCR (polymerase chain reaction) technique. The sul1 and sul2 genes were detected only in soils treated with animal waste. The genes were not detected in soils from the legal reserve and the property that used plant residues as soil cover. These results indicate that the use of animal waste as agricultural fertilizer can increase genes for resistance to antimicrobials in the soil and the composting process may not be enough to eliminate them. This information reiterates the need to implement standards that establish quality parameters for animal waste, considering resistance to antimicrobials, as well as the development of management strategies that reduce the risk of spreading resistance to antimicrobials when these residues are applied to soils.(AU)

Resíduos animais são amplamente utilizados em sistemas de produção orgânicos. No entanto, esses resíduos podem incrementar determinantes antimicrobianos no solo. Nesta perspectiva, este estudo foi desenvolvido para avaliar a presença de genes de resistência à sulfonamida em solos do sistema de produção orgânico que receberam resíduos de animais como fertilizante orgânico. Amostras de solo foram coletadas de quatro propriedades com diferentes formas de manejo para aumentar a fertilidade do solo. Três utilizaram resíduos animais do sistema convencional; uma utilizou resíduos vegetais como cobertura do solo, além de uma reserva legal. Foi realizada a extração do DNA total do solo, seguida da amplificação dos genes que codificam resistência sulfonamida (sul1 e sul2) pela técnica de PCR (Polymerase Chain Reaction). Os genes sul1 e sul2 foram detectados apenas nos solos tratados com dejetos de animais. Não foram detectados nos solos da reserva legal e das propriedades que utilizavam resíduos vegetais como cobertura do solo. Esses resultados indicam que o uso de resíduos animais como fertilizante agrícola pode incrementar genes de resistência aos antimicrobianos no solo e que o processo de compostagem pode não ser suficiente para eliminá-los. Essas informações reiteram a necessidade de implementar padrões que estabeleçam parâmetros de qualidade para os resíduos animais, levando em conta a resistência aos antimicrobianos, bem como o desenvolvimento de estratégias de manejo que reduzam o risco de disseminação da resistência aos antimicrobianos quando esses resíduos são aplicados no solo.(AU)

Biofilm production and beta-lactamic resistance in Brazilian Staphylococcus aureus isolates from bovine mastitis

Staphylococcus spp. play an important role in the etiology of bovine mastitis. Staphylococcus aureus is considered the most relevant species due to the production of virulence factors such as slime, which is required for biofilm formation. This study aimed to evaluate biofilm production and its possible relation to beta-lactamic resistance in 20 S. aureus isolates from bovine mastitic milk. The isolates were characterized by pheno-genotypic and MALDI TOF-MS assays and tested for genes such as icaA, icaD, bap, agr RNAIII, agr I, agr II, agr III, and agr IV, which are related to slime production and its regulation. Biofilm production in microplates was evaluated considering the intervals determined along the bacterial growth curve. In addition, to determine the most suitable time interval for biofilm analysis, scanning electron microscopy was performed. Furthermore, genes such as mecA and blaZ that are related to beta-lactamic resistance and oxacillin susceptibility were tested. All the studied isolates were biofilm producers and mostly presented icaA and icaD. The Agr type II genes were significantly prevalent. According to the SEM, gradual changes in the bacterial arrangement were observed during biofilm formation along the growth curve phases, and the peak was reached at the stationary phase. In this study, the penicillin resistance was related to the production of beta-lactamase, and the high minimal bactericidal concentration for cefoxitin was possibly associated with biofilm protection. Therefore, further studies are warranted to better understand biofilm formation, possibly contributing to our knowledge about bacterial resistance in vivo.(AU)

The Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS) identification versus biochemical tests: a study with enterobacteria from a dairy cattle environment

Mastitis adversely affects milk production and in general cows do not regain their full production levels post recovery, leading to considerable economic losses. Moreover the percentage decrease in milk production depends on the specific pathogen that caused the infection and enterobacteria are responsible for this greater reduction. Phenotypic tests are among the currently available methods used worldwide to identify enterobacteria; however they tend to misdiagnose the species despite the multiple tests carried out. On the other hand The Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS) technique has been attracting attention for its precise identification of several microorganisms at species level. In the current study, 183 enterobacteria were detected in milk (n = 47) and fecal samples (n = 94) from cows, and samples from water (n = 23) and milk lines (n = 19). All these samples were collected from a farm in Rio de Janeiro with the specific purpose of presenting the MALDI-TOF MS technique as an efficient methodology to identify Enterobacteriaceae from bovine environments. The MALDI-TOF MS technique results matched the biochemical test results in 92.9% (170/183) of the enterobacteria species and the gyrB sequencing confirmed 100% of the proteomic technique results. The amino acid decarboxylation test made the most misidentifications and Enterobacter spp. was the most misidentified genus (76.9%, 10/13). These results aim to clarify the current biochemical errors in enterobacteria identification, considering isolates from a bovine environment, and show the importance for more careful readings of phenotypic tests which are often used in veterinary microbiology laboratories.(AU)

Impairments of mecA gene detection in bovine Staphylococcus spp

Staphylococcus aureus antimicrobial resistance, especially to beta-lactams, favors treatment failures and its persistence in herd environment. This work aimed to develop a more specific primer for mecA gene detection based on the comparison of the conserved regions from distinct host origins and also investigated the presence of homologue mecA LGA251 in bovine strains. A total of 43 Staphylococcus spp. were included in this study, comprising 38 bovine S. aureus, two human and three equine coagulase-negative staphylococci (CNS). Phenotypical methicillin-resistance detection was performed through oxacillin agar-screening and cefoxitin disk-diffusion test. None isolate tested positive for mecA LGA251 gene. For mecA gene PCR, new primers were designed based on the sequences of human S. aureus (HE681097) and bovine S. sciuri (AY820253) mecA. The new primers based on the S. aureus mecA sequence amplified fragments of human and equine CNS and the ones based on S. sciuri mecA sequence only yielded fragments for S. aureus bovine strains. Multiples alignments of mecA gene sequences from bovine, human and equine revealed punctual but significant differences in bovine strains that can lead to the mecA gene detection impairment. The observed divergences of mecA gene sequences are not a matter of animal or human origin, it is a specificity of bovine samples.

Caracterização fenotípica da resistência a antimicrobianos e detecção do gene mecA em Staphylococcus spp. coagulase-negativos isolados de amostras animais e humanas / Phenotypic characterization of antimicrobial resistance and detection of the mecA gene in coagulase-negative Staphylococcus spp. isolates from animal and human samples

Os estafilococos coagulase-negativos (ECN) fazem parte da microbiota normal da pele e, apesar de terem sido considerados saprófitas por muito tempo, o seu significado clínico como agente etiológico tem aumentado com o passar dos anos. Neste estudo, foram obtidos 72 isolados de ECN a partir de amostras do conduto auditivo de cães, de mastite bovina e de infecções humanas. Staphylococcus xylosus foi o microrganismo mais isolado, nas amostras animais, e S. cohnii subsp. cohnii em humanos. Os isolados foram avaliados de modo a traçar o perfil fenotípico de sua resistência aos antimicrobianos mais indicados no tratamento de infecções estafilocócicas. Foi detectado um elevado nível de resistência à penicilina e ampicilina. A gentamicina, a vancomicina e a associação ampicilina+sulbactam foram eficientes frente aos isolados testados. A resistência à oxacilina foi avaliada por meio dos testes de difusão em disco modificada, ágar screen, microdiluição em caldo e diluição em ágar para constatar, se à semelhança do que ocorre com os estafilococos coagulase-positivo, esta pode ser mediada pelo gene mecA e apresentada de forma heterogênea. A presença do gene mecA foi determinada pelo método da Reação em Cadeia de Polimerase (PCR), sendo 5,6 por cento dos isolados mecA positivos.(AU)

Coagulase-negative staphylococci (SCN) make part of the normal microbiota skin and although they have been considered saprophytics for years, nowadays their clinical significance as an etiologic agent has increased. In this study, 72 SCN isolates obtained from external ear canals of dogs, bovine mastitis and human nosocomial infections were evaluated. Staphylococcus xylosus was the most prevalent microorganism in animal samples and S. cohnii subsp. cohnii in human samples. SCN isolates were evaluated in order to establish a phenotypical resistance pattern towards the most indicated antibiotics for staphyloccocal infections. A high level of resistance to penicillin and ampicillin was detected. The most efficient antibiotics evaluated were gentamicin, vancomicin and the association between ampicillin and sulbactam. To certify the heterogeneous resistance pattern, oxacillin resistance was phenotypically detected by a modified-disc-diffusion test, agar screen, broth micro-dilution and agar dilution. The presence of the mecA gene was detected in 5.6 percent of the SCN isolates by Polimerase Chain Reaction (PCR).(AU)

Caracterização genética e mapeamento do perfil de resistência de Staphylococcus aureus e Staphylococcus intermedius isolados a partir clínicas provenientes de espécies humans animais

O presente trabalho visou o isolamento e identificação das espécies Staphylococcus aureus e Staphylococcus intermedius a partir de amostras clínicas provenientes de infecções em humanos e animais, com posterior caracterização genotípica e correlação desta entre as espécies. Além de comparar os perfis de resistência apresentados por estes agentes, em especial a oxacilina, através de diferentes testes de susceptibilidade. A variedade dos testes utilizados é justificada frente à heterogenicidade da resistência de Staphylococcus spp ao fármaco proposto, permitindo o desenvolvimento de diferentes características de crescimento quando submetidos em distintas condições de cultura. Dentre os antibióticos testados, a ampicilina e a penicilina ofereceram menor atividade antibacteriana, por sua vez, a associação de ampicilina+subactam se mostrou mais eficaz principalmente nas amostras que eram oxacilina resistentes (24,87%). Das 28 amostras de Staphylococcus spp resistentes a oxacilina em pelo menos um teste de susceptibilidade, apenas 12 apresentaram o gene mecA detectado pela técnica de PCR. Todos os isolados oriundos de amostras provenientes de animais analisados, positivos para o gene, foram da espécie Staphylococcus intermedius e, das amostras provenientes de humanos, pertenciam a espécie Staphylococcus aureus. Dentre os testes avaliados, a difusão em disco simples e a diluição em agar apresentaram 83,3% de sensibilidade na avaliação de cepas positivas para o gene. Os resultados confirmam a dificuldade em se avaliar a resistência de cepas de Staphylococcus spp devido sua heterogenicidade e, apontam para o fato de que a transferência de genes pode não só ocorrer entre humanos e animais, como também entre duas espécies de Staphylococcus spp. distintas