Characterization of Escherichia coli Isolated from Day-old Chicken Fluff in Taiwanese Hatcheries.

ABSTRACT

Avian colibacillosis resulting from avian pathogenic Escherichia coli (APEC) seriously disrupts poultry production. Hatcheries are the main source of chickens for commercial farms. To characterize the potential pathogenicity of E. coli strains isolated from hatcheries, 2344 fluff samples from 1-day-old chickens were collected from hatching incubators between October 2016 and November 2017. Among the hatcheries, the incidence of E. coli varied from 0% to 16.9%, with an overall incidence of 2.0%. High incidences reflected inadequate sanitation in some hatcheries. We also compared 20 clinically isolated APEC strains with fluff-originated E. coli in terms of existence of 10 virulence-associated genes (VAGs) and antimicrobial-resistance genes, and antimicrobial resistance using minimum inhibitory concentration (MIC) values. Our results showed that APEC more-frequently possessed most of the assessed VAGs (papC, astA, cvaC, hlyF, fyuA, iroN, iutA, iss, and ompT), suggesting that fluff-originated E. coli is less likely to cause avian colibacillosis. However, fluff-originated E. coli more-frequently expressed the adhesion gene fimC, which could confer higher upper respiratory tract adhesion. Both APEC and fluff-originated E. coli demonstrated multidrug resistance including 100% resistance to ampicillin, amoxicillin, cephalexin, florfenicol, and trimethoprim-sulfamethoxazole. Based on median MIC values, fluff-originated E. coli was more susceptible to antibiotics. However, resistance-gene existence did not significantly differ between groups, suggesting that fluff-originated E. coli should still be a public health concern. Molecular subtyping with XbaI-digested pulsed-field gel electrophoresis revealed that only a few strains showed identical patterns, indicating that a variety of contamination sources were present within individual hatcheries. Identical strains within the same hatchery may indicate vertical transmission from parent flocks. Overall, this is the first study to characterize fluff-originated E. coli. Our results suggest that it has lower pathogenicity than APEC and that thorough sanitation should be performed to reduce the occurrence of fluff-originated E. coli in hatcheries.

RESUMEN

Caracterización de Escherichia coli aislada de plumón de pollitos de un día en plantas de incubación en Taiwán. La colibacilosis aviar resultante de Escherichia coli patogénica aviar (APEC) puede afectar de manera severa a la producción avícola. Las plantas de incubación son la fuente principal de pollos para las granjas comerciales. Para caracterizar la patogenicidad potencial de las cepas de E. coli aisladas de las plantas de incubación, se recolectaron 2344 muestras de plumón de pollos de un día de edad de plantas de incubación entre octubre del 2016 a noviembre del 2017. Entre las plantas de incubación, la incidencia de E. coli fue del cero por ciento hasta el 16.9%, con una incidencia global del 2.0%. Las altas incidencias reflejaron una sanidad inadecuada en algunas plantas. También se compararon 20 cepas de E. coli patogénica aviar aisladas de casos clínicos con E. coli originada del plumón con relación a la presencia de 10 genes asociados a la virulencia (VAG), con genes asociados con la resistencia a los antimicrobianos y se evaluó la resistencia a los antimicrobianos mediante valores de concentración mínima inhibitoria (MIC). Los resultados mostraron que la E. coli patogénica aviar poseía con mayor frecuencia la mayoría de los genes asociados con virulencia evaluados (papC, astA, cvaC, hlyF, fyuA, iroN, iutA, iss y ompT), lo que sugiere que la E. coli originada del plumón es menos probable que cause colibacilosis aviar. Sin embargo, la E. coli originada de plumón expresó con mayor frecuencia el gene de adhesión fimC, que podría conferir una mayor adhesión en el tracto respiratorio superior. Tanto la E. coli patogénica aviar como la E. coli originada del plumón demostraron resistencia a múltiples fármacos, incluida una resistencia del 100% a la ampicilina, amoxicilina, cefalexina, florfenicol y trimetoprimsulfametoxazol. Con base la mediana de los valores de la concentración mínima inhibitoria, la E. coli originada del plumón fue más susceptible a los antibióticos. Sin embargo, la existencia del gene de resistencia no fue diferente significativamente entre los grupos, lo que sugiere que la E. coli originada del plumón puede ser un problema de salud pública. El subtipo molecular con electroforesis en gel de campo pulsado digerido con XbaI reveló que solo unas pocas cepas mostraron patrones idénticos, lo que indica que una variedad de fuentes de contaminación estaban presentes en las plantas de incubación individuales. Las cepas idénticas dentro de la misma planta de incubación pueden indicar transmisión vertical a partir de las parvadas paternas. En general, este es el primer estudio en caracterizar E. coli originada del plumón. Estos resultados sugieren que tiene una patogenicidad más baja que la E. coli patogénica aviar y que se debe realizar una limpieza y desinfección exhaustivas para reducir la aparición de E. coli originada de plumón en las plantas de incubación.