Διερεύνηση των ανθεκτικών στα αντιβιοτικά στελεχών Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae και Acinetobacter spp. σε δείγματα σφάγιων και κρέατος ορνιθίων, περιβάλλοντος και ανθρώπων, με βάση την αρχή της Ενιαίας Υγείας
Creators: name: Τσίτσος, Ανέστης Γ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2025
Subjects: Μικροβιακή αντοχή στις β-λακτάμες
Ενιαία Υγεία
Κρέας ορνιθίων
Μαγειρεία νοσοκομείων
Antimicrobial resistance (beta-lactams)
One Health
Broiler meat
Hospital kitchens

description: Η μικροβιακή αντοχή αποτελεί μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της Ενιαίας Υγείας. Τα ζώα και το περιβάλλον θεωρούνται δεξαμενές ανθεκτικών βακτηρίων, με χαρακτηριστικά παραδείγματα την Escherichia coli, την Klebsiella pneumoniae και τα Acinetobacter spp., τα οποία σχετίζονται με σοβαρές ενδονοσοκομειακές λοιμώξεις. Τα πτηνά διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη μετάδοση ανθεκτικών βακτηρίων, εξαιτίας της εντατικής εκτροφής και της εκτεταμένης χρήσης αντιβιοτικών. Παρά την ύπαρξη μελετών για την απομόνωση ανθεκτικών βακτηρίων από ζώα και τρόφιμα, λίγες συγκρίνουν στελέχη από ζώα, τρόφιμα, περιβάλλον και ανθρώπους, εξετάζοντας τις οδούς μετάδοσής τους και τη συμβολή των τροφίμων στη διασπορά ανθεκτικών βακτηρίων. Η διδακτορική διατριβή περιλαμβάνει τέσσερα μέρη. Τα πρώτα εστιάζουν στην απομόνωση και τον χαρακτηρισμό ανθεκτικών στις β-λακτάμες στελεχών E. coli, K. pneumoniae και Acinetobacter spp. από σφάγια ορνιθίων, το περιβάλλον εκτροφών, πτηνοσφαγείων και μαγειρείων νοσοκομείων, καθώς και από τους εργαζόμενούς τους. Το τελευταίο μέρος συγκρίνει τα απομονωθέντα στελέχη από το περιβάλλον, τα ζώα, τα τρόφιμα και τον άνθρωπο, στο πλαίσιο της Ενιαίας Υγείας. Ο επιπολασμός των ανθεκτικών στελεχών στα σφάγια ορνιθίων ήταν 40,8% για την E. coli, 3,3% για την K. pneumoniae και 46,7% για τα Acinetobacter spp. Στο περιβάλλον εκτροφών, τα ποσοστά αντίστοιχα ήταν 15,0%, 11,0% και 1,0%, ενώ στο περιβάλλον των σφαγείων ανήλθαν σε 57,3%, 1,6% και 25,8%. Στο περιβάλλον μαγειρείων νοσοκομείων, τα ποσοστά επιπολασμού ήταν 4,5%, 1,5% και 15,0%, αντίστοιχα. Ένα στέλεχος K. pneumoniae από σφάγιο ορνιθίων εμφάνισε επιπρόσθετα αντοχή στην ερταπενέμη, ενώ όλα τα στελέχη K. pneumoniae και το 19,4% των στελεχών Acinetobacter spp. από το περιβάλλον μαγειρείων νοσοκομείων ήταν ανθεκτικά στις καρβαπενέμες. Τα περισσότερα στελέχη E. coli και Acinetobacter spp., καθώς και όλα τα στελέχη K. pneumoniae, ήταν πολυανθεκτικά (MDR) ή εκτεταμένως ανθεκτικά στα αντιβιοτικά (XDR). Όλα τα στελέχη Ε. coli και K. pneumoniae επιβεβαιώθηκαν φαινοτυπικά ως ESBL/AmpC παραγωγείς. Τα γονίδια που βρέθηκαν συνηθέστερα στα στελέχη E. coli ήταν τα blaCTX-M της ομάδας 1, ενώ στα στελέχη K. pneumoniae ήταν τα blaCTX-M της ομάδας 1 και blaSHV. Ωστόσο, τα περισσότερα στελέχη Acinetobacter spp. δεν έφεραν τα εξεταζόμενα γονίδια β-λακταμασών, με τα blaTEM και blaCTX-M των ομάδων 1, 2 ή/και 9 να είναι τα μόνα γονίδια που ανιχνεύθηκαν. Τα συνηθέστερα γονίδια που έφεραν τα ανθεκτικά στις καρβαπενέμες στελέχη ήταν τα blaKPC, blaNDM και blaOXA-48-like, ενώ τα Acinetobacter spp. έφεραν επιπλέον τα blaOXA-51-like, blaOXA-23-like, blaAIM, blaDIM, blaSIM και blaBIC. Τα κλινικά στελέχη K. pneumoniae και A. baumannii έφεραν περισσότερα γονίδια παραγωγής β-λακταμασών σε σύγκριση με τα περιβαλλοντικά, ενώ το 43,75% των κλινικών στελεχών A. baumannii χαρακτηρίστηκαν ως πανανθεκτικά. Η φυλογενετική ανάλυση των στελεχών E. coli έδειξε ότι τα περισσότερα κατατάχθηκαν στις φυλογενετικές ομάδες Α και Β1. Με βάση τα δενδρογράμματα κυρίων φασμάτων του MALDI-TOF MS, παρατηρήθηκε υψηλός βαθμός συγγένειας μεταξύ στελεχών που απομονώθηκαν από παρόμοια αλλά και από διαφορετικά ενδιαιτήματα, όπως μεταξύ σφαγίων ορνιθίων, εκτροφών, πτηνοσφαγείων και νοσοκομείων (περιβαλλοντικά και κλινικά στελέχη). Η PFGE για τις K. pneumoniae αποκάλυψε πέντε παλσότυπους, στους οποίους κατατάσσονται στελέχη με 100% γενετική ομοιότητα, υποδεικνύοντας τη διασπορά μερικών κλώνων στελεχών K. pneumoniae στις εκτροφές και τα νοσοκομεία και τη μετάδοσή τους κατά μήκος της αλυσίδας παραγωγής κρέατος ορνιθίων. Η ανίχνευση 100% γενετικής ομοιότητας μεταξύ ενός στελέχους από σφάγιο ορνιθίων και ενός κλινικού στελέχους αποτελεί ισχυρή ένδειξη ότι ανθεκτικά στελέχη K. pneumoniae μεταδίδονται από τα τρόφιμα στον άνθρωπο. Τα αποτελέσματα της αλληλούχισης (WGS) επιβεβαίωσαν τη δυνατότητα συνδυαστικής χρήσης των MALDI-TOF MS και PFGE για τη διερεύνηση των συγγενειών μεταξύ στελεχών από διαφορετικά ενδιαιτήματα. Σύμφωνα με το WGS, τα δύο εξεταζόμενα στελέχη K. pneumoniae ανήκαν στον ίδιο αλλότυπο (ST11), ενώ τα δύο εξεταζόμενα στελέχη A. baumannii ανήκαν σε διαφορετικούς αλλότυπους. Τα στελέχη K. pneumoniae και A. baumannii έφεραν γονίδια αντοχής για πολυάριθμες κατηγορίες αντιβιοτικών, καθώς και πλασμίδια τύπου Inc και οικογένειας Rep-3, αντίστοιχα. Ο επιπολασμός των στελεχών E. coli και Acinetobacter spp. στο δέρμα εργαζομένων στις εκτροφές και τα μαγειρεία νοσοκομείων ήταν 1,8% και 5,3% αντίστοιχα. Μεταξύ των παραγόντων που εξετάστηκαν, παρατηρήθηκε στατιστικώς μεγαλύτερη πιθανότητα απομόνωσης ανθεκτικών στελεχών από τους άνδρες συγκριτικά με τις γυναίκες. Συμπερασματικά, τα ευρήματα υποδεικνύουν τη σαφή παρουσία και διασπορά ανθεκτικών στελεχών E. coli, K. pneumoniae και Acinetobacter spp. κατά μήκος της αλυσίδας παραγωγής κρέατος πουλερικών, με το κρέας ορνιθίων να αποτελεί δυνητικό μέσο μεταφοράς ανθεκτικών στελεχών στον άνθρωπο.
description: Antimicrobial resistance is one of the greatest challenges within the One Health framework. Animals and the environment serve as reservoirs of resistant bacteria, with Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, and Acinetobacter spp. being notable examples associated with severe nosocomial infections. Poultry play a key role in transmitting resistant bacteria due to intensive farming and extensive antibiotic use. Although studies have investigated resistant bacteria in animals and food, few have compared isolates from animals, food, the environment, and humans, examining transmission routes and the role of food in spreading resistant strains. This doctoral dissertation consists of four parts. The first sections focus on the isolation and characterization of β-lactam-resistant strains of E. coli, K. pneumoniae, and Acinetobacter spp. from broiler carcasses, farm, slaughterhouse, and hospital kitchen environments, and workers in these settings. The final part compares the isolates from the environment, animals, food, and humans within the One Health context. The prevalence of resistant strains in broiler carcasses was 40.8% for E. coli, 3.3% for K. pneumoniae, and 46.7% for Acinetobacter spp. In the farm environment, prevalence rates were 15.0%, 11.0%, and 1.0%, respectively, while in the slaughterhouse environment, they were 57.3%, 1.6%, and 25.8%. In hospital kitchens, the prevalence was 4.5%, 1.5%, and 15.0%, respectively. Additionally, one K. pneumoniae strain from a broiler carcass exhibited ertapenem resistance, while all K. pneumoniae strains and 19.4% of Acinetobacter spp. from hospital kitchens were carbapenem-resistant. Most E. coli and Acinetobacter spp. strains, as well as all K. pneumoniae strains, were multidrug-resistant (MDR) or extensively drug-resistant (XDR). All E. coli and K. pneumoniae strains were phenotypically confirmed as ESBL/AmpC producers. The most frequently detected resistance genes in E. coli were blaCTX-M (group 1), while in K. pneumoniae, the predominant genes were blaCTX-M (group 1) and blaSHV. However, most Acinetobacter spp. strains did not carry the examined β-lactamase genes, with blaTEM and blaCTX-M (groups 1, 2, or/and 9) being the only detected ones. The most common carbapenem resistance genes were blaKPC, blaNDM, and blaOXA-48-like, while Acinetobacter spp. also harbored blaOXA-51-like, blaOXA-23-like, blaAIM, blaDIM, blaSIM, and blaBIC. Clinical strains of K. pneumoniae and A. baumannii carried more β-lactamase genes than environmental isolates, whereas 43.75% of clinical A. baumannii strains were characterized as pandrug-resistant. The phylogenetic analysis of E. coli strains showed that most belonged to phylogenetic groups A and B1. MALDI-TOF MS dendrograms revealed a high degree of relatedness among strains isolated from similar and different habitats, including broiler carcasses, farms, slaughterhouses, and hospitals (both environmental and clinical strains). The PFGE analysis for K. pneumoniae identified five pulsotypes, with strains showing 100% genetic similarity, indicating the spread of specific K. pneumoniae clones in farms and hospitals and their transmission along the broiler meat production chain. The detection of 100% genetic similarity between a strain from a broiler carcass and a clinical isolate strongly suggests that resistant K. pneumoniae strains may be transmitted to humans through food. The WGS results confirmed that MALDI-TOF MS and PFGE can be effectively combined to investigate genetic relationships among strains from different habitats. According to WGS, the two examined K. pneumoniae strains belonged to the same sequence type (ST11), while the two A. baumannii strains belonged to different sequence types. Additionally, K. pneumoniae and A. baumannii carried resistance genes for multiple antibiotic classes, as well as Inc-type plasmids and Rep-3 family plasmids, respectively. The prevalence of E. coli and Acinetobacter spp. on the skin of farm and hospital kitchen workers was 1.8% and 5.3%, respectively. Among the examined factors, male workers had a statistically higher likelihood of harboring resistant strains compared to females. In conclusion, the findings highlight the widespread presence and dissemination of resistant E. coli, K. pneumoniae, and Acinetobacter spp. along the broiler meat production chain. Poultry meat may serve as a potential vehicle for the transmission of resistant strains to humans.