Microbial drug resistance of indicator bacteria from faecal samples of cattle

In the literature survey part of this study, the mechanisms of action of antimicrobials, resistance mechanisms and the correlation between the usage of antimicrobials and resistance are examined. Also the usage of the antimicrobials in veterinary medicine and the medication of cattle in Finland are discussed. The aim of the experimental part of this study was to examine the microbial drug resistance of indicator bacteria isolated from healthy cattle and to determine the mutations responsible for quinolone resistance in a gyrA gene. In the study of microbial drug resistance Escherichia coli, Enterococcus faecium and Enterococcus faecalis were used as indicator bacteria. The resistance was examined by broth microdilution testing. The mutations leading to quinolone resistance were determined from E. coli isolates (pathogens and indicator bacteria) isolated from pigs by mismatch amplification mutation assay PCR. The levels of antimicrobial resistance among the indicator bacteria were relatively low. The streptomycin (5.4%) and erytromycin (15.7%) resistance were the most prevalent traits among E. coli and enterococci, respectively. Resistance among E. coli isolates was probably due to the antimicrobials that have been or are used to cattle in veterinary medicine. On the other hand, resistance among enterococci was also observed to the antimicrobials that have not been used or are not allowed to cattle. In the study of the quinolone resistance mechanism, the mutations in the gyrA gene were determined in the nucleotide positions 248 and 259. These mutations lead to the changes in amino acid 83 from serine to another amino acid and amino acid 87 from aspartate to another amino acid, respectively. The mutation in the nucleotide position 260 could not be determined. Because the the mutation in this position also leads to the change in amino acid 87, it is possible that this quinolone resistance determining mutation has been ignored. It is generally assumed that the indicator
Työn kirjallisuusosassa tarkasteltiin mikrobilääkeaineiden vaikutus- ja resistenssimekanismeja, mikrobilääkkeiden käytön ja resistenssin välistä yhteyttä eläimillä, mikrobilääkkeiden käyttöä ja kulutusta eläinlääkinnässä sekä nautojen lääkintää Suomessa. Työn kokeellisen osan tarkoituksena oli tutkia terveistä naudoista eristettyjen indikaattoribakteerien mikrobilääkeresistenssiä sekä määrittää kinoloniresistenssiä aiheuttavia mutaatiokohtia gyrA-geenissä. Mikrobilääkeresistenssin tutkimisessa indikaattoribakteereina käytettiin Escherichia coli -, Enterococcus faecium - ja Enterococcus faecalis -bakteereita. Indikaattoribakteerien resistenssiä tutkittiin nestelaimennusmenetelmällä. Kinoloniresistenssiä aiheuttavia mutaatioita tutkittiin sioista eristetyistä E. coli -bakteereista, joihin kuului sekä taudinaiheuttajia että indikaattoribakteereita. Mutaatioita gyrA-geenissä tutkittiin mismatch amplification mutation assay -PCR -tekniikalla. Naudoista eristettyjen indikaattoribakteerien keskuudessa resistenssiä esiintyi suhteellisen vähän. E. coli -kannoilla resistenssi oli yleisintä streptomysiinille (5,4 %) ja enterokokeilla erytromysiinille (15,7 %). E. coli -kannoilla havaitut resistenssit ovat todennäköisesti seurausta aiemmin tai nykyään nautojen lääkintään käytetyistä mikrobilääkeaineista. Enterokokkikannoilla resistenssiä puolestaan esiintyi myös sellaisille mikrobilääkeaineille, joita ei ole käytetty tai jotka eivät ole olleet sallittuja nautojen lääkinnässä. Kinoloniresistenssimekanismin tutkimisessa pystyttiin osoittamaan mutaatiot gyrA-geenin nukleotidikohdissa 248 ja 259, mutta ei kohdassa 260. Mutaatio nukleotidikohdassa 248 vaihtaa aminohapon 83 seriinistä toiseksi aminohapoksi ja mutaatio kohdassa 259 aminohapon 87 aspartaatista toiseksi aminohapoksi. Koska mutaatio nukleotidikohdassa 260 johtaa myös aminohapon 87 vaihtumiseen toiseksi aminohapoksi, on mahdollista, että kyseinen kinoloniresistenssiin johtava mutaatio on jäänyt havaitsematta. Indikaattori