High antimicrobial resistance in Salmonella spp. and Escherichia coli isolates from swine fecal samples submitted to a veterinary diagnostic laboratory in Colombia

ABSTRACT

Background: Commensal microflora such as Escherichia coli and Enterococcus spp. are representative indicators of antimicrobial resistance (AMR) as they are part of the normal intestinal microflora and can acquire and disseminate AMR to pathogenic or zoonotic bacteria like Salmonella spp. Objective: To investigate the state of AMR among E. coli and Salmonella spp., potential pathogens in humans, isolated from cecal contents of pigs submitted to a veterinary diagnostic laboratory in Colombia from 2016 to 2019. Methods: Susceptibility testing was conducted using the Kirby-Bauer disk diffusion method according to the Clinical and Laboratory Standards Institute guidelines for antimicrobial zone diameter breakpoints. An E. coli strain (ATCC 25922) was used as the quality control organism. Isolates showing resistance to three or more antimicrobial classes were classified as multidrug-resistant (MDR) as defined by a joint group of the European Centre for Disease prevention and Control and the Center for Disease Control and Prevention of the USA. Results: A total of 112 E. coli and 192 Salmonella spp. colonies were isolated from 557 samples received between 2016 and 2019. In order of decreasing frequency, E. coli was resistant to tetracycline (100%), sulfamethoxazol-trimethoprim (97.5%), amoxicillin (86.4%), enrofloxacin (82.6%), tylosin (82.1%), doxycycline (59%), neomycin (50%), ciprofloxacin (45.5%), ceftiofur (35%), gentamicin (30%), tilmicosin (29%), and fosfomycin (12.5%). When compared with E. coli, Salmonella spp. was generally resistant to the same agents with slightly less resistance (between 10-30%) to eight of the antimicrobials tested. Salmonella spp. showed <20% resistance to three antimicrobials, as follows neomycin (17%), gentamicin (16%), and fosfomycin (14%). Multi-resistance occurred in 68.7% (77/112) of E. coli and 70.3% (135/192) of Salmonella spp. isolates. Resistance of Salmonella spp. was alarming to all the critically important antimicrobials tested fluoroquinolones (enrofloxacin, ciprofloxacin), ceftiofur (third- generation cephalosporin), and macrolides (tylosin). Conclusions: According to our results, there is a high level of multi- drug resistance (MDR) in E. coli and Salmonella spp. It is necessary to implement a nationwide antimicrobial resistance monitoring program in Colombia, together with proper antimicrobial prescribing guidelines for pigs. The indiscriminate use of antimicrobial growth promoters by the swine industry is generating widespread bacterial resistance and should be discontinued.

RESUMEN

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RESUMO

Antecedentes Flora comensal como espécies de Escherichia coli e Enterococcus são tipicamente escolhidas como indicadores representativos de la resistência antimicrobiana (AMR), pois fazem parte da flora intestinal normal e podem adquirir e disseminar AMR a bactérias patogênicas ou zoonóticas como Salmonella spp. Objetivo: Investigar o estado da AMR entre E. coli e Salmonella spp. isolados do conteúdo cecal de porcos colombianos submetidos ao Laboratório de Diagnóstico Veterinário de 2016 a 2019, ambos sendo patógenos potenciais em humanos. Métodos: O teste de suscetibilidade foi conduzido usando o método de difusão em disco Kirby-Bauer de acordo com as diretrizes do Instituto de Padrões Clínicos e Laboratoriais para pontos de quebra de diâmetro da zona antimicrobiana. A cepa de E. coli (ATCC 25922) foi usada como organismo de controle de qualidade. Os isolados que apresentam resistência a três ou mais classes de antimicrobianos foram classificados como multirresistentes (MDR), conforme definido por um grupo conjunto do Centro Europeu para Prevenção e Controle de Doenças e Centro para Controle e Prevenção de Doenças dos EUA. Resultados: Um total de 112 E. coli e 192 Salmonella spp. foram isolados de 557 amostras submetidas entre 2016 e 2019. Em ordem decrescente de frequência, a resistência a E. coli foi tetraciclina (100%), sulfametoxazol-trimetoprim (97,5%), amoxicilina (86,4%), enrofloxacina (82,6%), tilosina (82,1%), doxiciclina (59%), neomicina (50%), ciprofloxacina (45,5%), ceftiofur (35%), gentamicina (30%), tilmicosina (29%) e fosfomicina (12,5%). Quando comparada com E. coli, Salmonella spp. foi geralmente resistente aos mesmos agentes com resistência ligeiramente menor (entre 10-30%) a oito dos antimicrobianos. Apenas três antimicrobianos apresentaram resistência a Salmonella spp. abaixo de 20% da seguinte forma neomicina (17%), gentamicina (16%) e fosfomicina (14%). Multi-resistência ocorreu em 68,7% (77/112) de E. coli e 70,3% (135/192) de Salmonella spp. isolados. Resistência de Salmonella spp. foi alarmante para todos os antimicrobianos criticamente importantes testados fluoroquinolonas (enrofloxacina, ciprofloxacina), ceftiofur (cefalosporina de terceira geração) e macrolídeos (tilosina). Conclusões: Esses resultados indicam um alto nível de resistência a múltiplos medicamentos (MDR) e que um Programa Nacional de Monitoramento da Resistência Antimicrobiana é necessário para a Colômbia, juntamente com a implementação de diretrizes de prescrição de antimicrobianos para suínos. O uso indiscriminado de antimicrobianos para promoção de crescimento na indústria suína está claramente promovendo resistência generalizada e deve ser interrompido.