Resistenzverhalten boviner Mastitis-assoziierter Escherichia coli-Isolate gegenüber ausgewählten antimikrobiellen Wirkstoffen in Österreich

Zusammenfassung

Ziel

Ziel dieser Studie war es, die in-vitro-Empfindlichkeit von Mastitis-assoziierten Escherichia (E.) coli-Isolaten gegenüber ausgewählten und in der Praxis einsetzbaren veterinärmedizinisch relevanten Wirkstoffen zu untersuchen, um eventuelle Alternativen zu den Cephalosporinen der 3. und 4. Generation bzw. den Fluorchinolonen aufzuzeigen.

Material und Methoden

Dazu wurden im Milchlabor des klinischen Zentrums für Wiederkäuer- und Kamelidenmedizin der Vetmeduni Vienna 154 E. coli-Isolate aus Viertelgemelksproben von Kühen mit Mastitis sowohl mittels Agardiffusionstest (ADT) als auch mittels Bouillon-Mikrodilutionsverfahren (MICRONAUT-S Mastitis 3, Bruker Corporation, Billerica, Massachusetts, USA) untersucht. Zur Identifizierung von ESBL/AmpC β-Laktamase positiven E. coli-Isolate wurde ein spezielles Testverfahren (D68C MASTDISCS, Mast Group Ltd, UK) verwendet.

Ergebnisse

Beim Agardiffusionstest sowie beim Bouillon-Mikrodilutionstest konnte eine hohe in-vitro-Wirksamkeit von Chinolonen/Fluorchinolonen, Cephalosporinen der 3. Generation und von Amoxicillin/Clavulansäure gegenüber den getesteten E. coli-Isolaten nach den CLSI-Standards nachgewiesen werden. Hohe Resistenzraten wurden hingegen gegenüber Trimethoprim/Sulfamethoxazol (24,0%), Tetracyclin (17,5%) und Ampicillin (ADT 19,5%) ermittelt. Dreißig von 154 Isolaten wiesen Mehrfachresistenzen auf. Unter den Reserveantibiotika (Ciprofloxacin, Cefoperazon) waren 11 gegenüber Ciprofloxacin, 6 gegenüber Cefoperazon resistent. Vier von 30 mehrfachresistenten Isolaten zeigten eine ESBL-Aktivität, keines der Isolate zeigte eine AmpC-Aktivität.

Schlussfolgerung und klinische Relevanz

E. coli ist einer der wichtigsten umweltassoziierten Mastitis-Erreger weltweit. Die antimikrobielle Therapie bei schweren klinischen Mastitisverläufen wird häufig parenteral mit Wirkstoffen durchgeführt, die in der Veterinärmedizin als Reserveantibiotika (Cephalosporine der 3. und 4. Generation und Fluorchinolone) klassifiziert sind. Auf Basis der in-vitro-Ergebnisse stellt Amoxicillin/Clavulansäure eine alternative antimikrobielle Therapiemöglichkeit zu den High Priority Critically Important Antimicrobials (Cephalosporine der 3. und 4. Generation bzw. Fluorchinolone) für eine Score 3 E. coli-Mastitis dar.

Abstract

Introduction

Escherichia (E.) coli is one of the most important environmentally associated mastitis pathogens worldwide. Gram-negative bacteria can cause numerous clinical symptoms. Lipopolysaccharide (cell wall component of gram-negative bacteria) triggers an immune reaction in the mammary gland. Individual cow-associated factors such as lactation stage and age also play a major role. Due to the different forms of mastitis, there are also different therapeutic approaches. Severe cases of mastitis are treated with systemic antimicrobial therapy. Antimicrobial susceptibility testing in compliance with international standards is essential for this approach. One major focus is a more targeted use of antimicrobials and a reduction of critically important antimicrobials in practice to avoid development of multidrug resistant bacteria.

Material and methods

To determine the antimicrobial susceptibility of mastitis-associated E. coli, isolates originating from quarter milk samples of cows with mastitis were tested using different phenotypic methods. The antimicrobial resistance was tested using agar disk diffusion test (ADD, ampicillin, cefoperazone, amoxicillin/clavulanic acid, kanamycin/cefalexin, ciprofloxacin, cefepime, gentamicin, kanamycin, tetracycline, and trimethoprim/sulfamethoxazole) and a commercially available broth microdilution method (MICRONAUT-S Mastitis 3, Bruker Corporation, Billerica, Massachusetts, USA) for determination of the minimum inhibitory concentration (MIC, ampicillin, cefazolin, cefoperazone, cefquinom, amoxicillin/clavulanic acid, kanamycin/cefalexin, and marbofloxacin). To investigate extended-spectrum β-lactamase (ESBL) production and AmpC-producing the Mast D68C test (D68C MASTDISCS, Mast Group Ltd, UK) was used.

Results

In both methods isolates showed a high in vitro susceptibility to quinolones and fluoroquinolones, 3^rd and 4^th generation cephalosporins and amoxicillin/clavulanic acid. In contrast, high resistance rates were found against trimethoprim/sulfamethoxazole (24.0%), tetracycline (17.5%) and ampicillin (ADD 19.5%). Four isolates were phenotypically ESBL positive; none of the isolates showed phenotypically AmpC β-lactamase activity.

Conclusion

Based on the results, amoxicillin/clavulanic acid can be considered an alternative option for antimicrobial treatment of E. coli mastitis in bovines. However, further studies are necessary to confirm in vivo efficacy. The targeted use of antimicrobial substances in human and veterinary medicine is essential to restrain the development of ESBL -producing bacteria.

Schlüsselwörter

Escherichia coli - Mastitis - Agardiffusionstest - minimale Hemmkonzentration - antimikrobielle Wirkstoffe - ESBL/AmpC-Aktivität

Keywords

Escherichia coli - mastitis - agar diffusion test - minimum inhibitory concentration - antimicrobial agents - ESBL/AmpC activity

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