Use of antimicrobials and cephamicin resistance in companion animals

Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina VeterináriaObjectives: This work includes two separate studies. In study 1 the aim was to investigate the use of antimicrobials in companion animals in Portugal while in study 2 the objective was to evaluate and characterize the prevalence of blaCMY-2 gene in Enterobacteriaceae and the phylogenetic relatedness among plasmids from companion animals and humans. Materials and Methods: In study 1 in order to understand the patterns of antimicrobial prescription a national survey was submitted to veterinarians. In study 2 plasmids harboring blaCMY-2 were transferred into GeneHog® E. coli by electroporation and typed by S1 endonuclease pulsed-field gel electrophoresis, PCR-based replicon typing, and plasmid multilocus sequence typing (pMLST). Results: In study 1, the use of amoxicillin-clavulanate (28%) and enrofloxacin (18%) were the most common antimicrobials used in dogs and cats, whereas clindamycin (3%) cefovecin (2%) and pradofloxacin (2%) were the less prescribed. In study 2, twenty three blaCMY-2 genes were plasmid encoded. Replicon typing demonstrated that from animal isolates, thirteen isolates were IncFII plasmids, five isolates were IncI1 plasmid, one isolate carried an A/C plasmid and the remaining isolate was non-typeable by PBRT. Regarding human isolates, one isolate was IncFII, one was IncI1 and the third isolate was also non-typeable. IncI1 blaCMY-2 plasmids showed that three were sequence type (ST2), three were non-typeable and fourteen IncFII plasmids were F2;FIA-;FIB- by pMLST. Conclusions and Clinical Importance: This work showed that in order to understand how antimicrobials are prescribed, further studies and implementation of a surveillance system for antimicrobial usage in these species would be recommended. Plasmid encoded resistant genes are an important factor for selection and dissemination of genes such as blaCMY-2. The transmission of resistant genes in humans and animals is due to plasmid encoding which is of great concern, and further research is still necessary to understand about the mechanisms which have led to the rapid spread of resistant bacteria worldwide.RESUMO - USO DE ANTIMICROBIANOS E RESISTÊNCIA ÀS CEFAMICINAS EM ANIMAIS DE COMPANHIA - Objetivos: Este trabalho inclui 2 estudos. O objetivo do primeiro estudo consistiu em investigar o uso de antimicrobianos em animais de companhia em Portugal enquanto no segundo estudo, o objetivo consistiu na análise e caraterização da prevalência do gene blaCMY-2 em Enterobacteriaceas, ao mesmo tempo que pretendeu determinar a semelhança filogenética dos respetivos plasmídeos, em animais e humanos. Materiais e Métodos: No estudo 1, para compreender os hábitos de prescrição de antimicrobianos em Portugal foi realizado um inquérito nacional aos Veterinários. No estudo 2, os plasmídeos com o gene blaCMY-2 foram transferidos para uma célula electrocompetente GeneHog® E. coli por electroporação, e caraterizados por S1 endonuclease pulsed-field gel electrophoresis, PCR-based replicon typing e plasmid multilocus sequence typing (pMLST). Resultados: No estudo 1, os antimicrobianos mais utilizados em cães e gatos foram a amoxicilina/acido clavulânico (28%) e enrofloxacina (18%). Clindamicina (3%), cefovecina (2%) e pradofloxacina (2%) foram os menos utilizados em ambas as espécies. No estudo 2, vinte e três genes blaCMY-2 estavam codificados em plasmídeos. De acordo com o método replicon typing, os isolados de origem animal, treze pertenciam ao plasmídeo IncFII, cinco estavam codificados no plasmídeo IncI1, um estava presente no plasmídeo A/C e um isolado foi considerado “non-typeable”. Dos 3 isolados humanos, 1 estava incorporado num plasmídeo IncI1, 1 estava inserido no plasmídeo IncFII e o terceiro foi considerado “non-typeable”. Pelo método pMLST, os plasmídeos IncI1 foram caraterizados como ST2, e três foram considerados “non-typeable”. Catorze plasmídeos IncFII foram caraterizados como sendo F2;FIA-;FIB-. Conclusões e Importância Clínica: Para compreender os hábitos de prescrição de antimicrobianos, seriam recomendáveis estudos complementares e a implementação de um sistema de monitorização para o consumo de antimicrobianos nestas espécies. A presença de genes de resistência em plasmídeos é um fator importante para a seleção e disseminação de genes como o gene blaCMY-2. A transmissão destes genes em humanos e animais é mediada por plasmídeos, o que é preocupante. Investigação contínua é pois necessária para entender quais os principais mecanismos que conduziram à disseminação de bactérias com genes de resistência no mundo