Extended–spectrum–beta-lactamases, cephalosporinases and carbapenemase-producing Escherichia coli in the human-dog interface

Abstract

Tese de Doutoramento em Ciências Veterinárias na Especialidade de Ciências Biológicas e BiomédicasExtended–spectrum–beta-lactamases (ESBLs), cephalosporinases (encoded by the ESBLs and Ampc genes, respectively) and carbapenemase–producing Escherichia coli have become a major public health concern to both human and animal health. Urinary tract infections (UTI) are one of the most frequent bacterial infections in both human and companion animals. Uropathogenic E. coli (UPEC), belonging to extraintestinal pathogenic E. coli (ExPEC), is the most common bacterium isolated from companion animals. Moreover, the close contact of companion animals with humans creates opportunities for interspecies transmission of resistant bacteria and genes. E. coli from companion animals with UTI were found to harbour important antimicrobial resistance mechanisms and to belong to high-risk human clonal lineages, namely third-generation cephalosporin (3GC)-resistant E. coli O25b:H4-B2-ST131-H30/H30Rx, CC23 and ST648. In this work E. coli O25b:H4-ST131-H30/H30Rx was described for the first time in Europe in companion animals. Furthermore, the blaCMY-2 producing E. coli ST648 is the most common high-risk clonal lineage causing UTI in companion animals from the Lisbon area. Companion animals also seem to be reservoirs of bacteria and clinically important resistance genes, such β-lactams genes (classe A and C) which supports their role as reservoirs. The detection of faecal high-risk clone OXA-181-producing- E. coli ST410 strains that were closely related to uropathogenic clinical human strains was also an important finding and to our best knowledge was the first description in Portugal and Europe. These studies highligth the importance of companion animals as reservoirs of pathogenic E. coli harbouring important antimicrobial resistant genes. The emergence and spread of multidrug-resistant (MDR) E. coli in the natural environment by companion animal faecal contamination is also a concern towards animal and human health. These results point to need for control measures to prevent the dissemination of MDR ESBLs/AmpC and carbapenemases – producing bacteria from companion animals.RESUMO - Escherichia coli produtora de Beta-lactamases de Espectro Alargado e Carbapenemases na interface Homem-cão - A Escherichia coli produtora de beta-lactamases de espectro alargado (ESBLs / Ampc) e de carbapenemase tornou-se uma grande preocupação de saúde pública em termos de saúde humana e animal. As infeções do trato urinário (ITU) são uma das infeções bacterianas mais frequentes nos humanos e nos animais de companhia. A E. coli uropatogénica pertencente à família da E. coli patogénica extra-intestinal é a bactéria mais comum isolada em animais de companhia. Além disso, o contato próximo dos animais de companhia com os seres humanos permite oportunidades para a transmissão de bactérias resistentes e genes entre as espécies. Descobriu-se que E. coli de animais de companhia com ITU possuiem importantes mecanismos de resistência antimicrobiana e pertencem a linhagens clonais humanas de alto risco, nomeadamente, E. coli resistente as cefalosporinas de terceira geração (3GC) O25b: H4-B2-ST131-H30 / H30Rx, CC23 e ST648. Neste trabalho, a E. coli O25b: H4-ST131-H30 / H30Rx foi descrita pela primeira vez na Europa em animais de companhia. Além disso, a E. coli ST648 produtora de blaCMY-2 é a linhagem clonal de alto risco mais comum que causa ITU em animais de companhia na área de Lisboa. Os animais de companhia podem ser também potenciais reservatórios de bactérias e de genes de resistência clinicamente importantes, como os genes das β-lactamases (classes A e C). A detecção de estirpes fecais de linhagens clonais de alto risco E. coli produtora de OXA-181 ST410, relacionadas com estirpes clínicas uropatógenicas humanas foi também um achado importante e para nosso conhecimento foi a primeira descrição em Portugal e na Europa. Estes estudos destacam a importância dos animais de companhia como reservatórios de E. coli patogénica que contém importantes genes de resistência a antimicrobianos. O aparecimento e disseminação de E. coli multirresistente (MDR) no ambiente natural por contaminação fecal de animais de companhia é também uma preocupação para a saúde humana e animal. Estes resultados apontam para a necessidade de medidas de controlo para prevenir a disseminação de bactérias produtoras de ESBLs / AmpC e carbapenemases por animais de companhia.N/