Detection of efflux pump CmeABC in enrofloxacin resistant Campylobacter spp. strains isolated from broiler chickens (Gallus gallus domesticus) in the state of Rio de Janeiro, Brazil

ABSTRACT

ABSTRACT Fowls are the main reservoirs of the highly important food-originating pathogen called Campylobacter spp. and broilers meat and byproducts are the main vehicles of this microorganism. Increasing of Campylobacter spp. resistant strains to fluorquinolones, an antimicrobial class often employed in poultry farming and in human medicine has become a great concern to poultry breeders. In fact, several studies evaluated increasing bacterial resistance against these antimicrobial agents. The role of CmeABC efflux system has been underscored among the resistance mechanisms in Campylobacter spp. to fluorquinolones. This study investigated the occurrence of CmeABC efflux pump in 81 and 78 enrofloxacin resistant strains of Campylobacter jejuni and C. coli respectively, isolated from broilers collected from six abattoirs situated at São José do Vale do Rio Preto/RJ poultry center and from two commercial abattoirs situated at Metropolitan Region of Rio de Janeiro, from 2013 to 2016. The resistance to enrofloxacin was assessed by agar dilution to determine minimum inhibitory concentration (MIC). The CmeABC efflux system was investigated through the detection of genes genes cmeA, cmeB and cmeC by PCR. The activity of CmeABC efflux pump was investigated in 20 strains by using the efflux pump inhibitor Phenylalanine-Arginine -Naphthylamide (PAN). The three genes cmeA, cmeB and cmeC were detected in 94.3% of the strains (C. jejuni = 80 and C. coli = 70), whereas the system was absent or incomplete in 5.7% of strains (C. jejuni = 1 and C. coli = 8). MIC varied between 0.5g/ml and 64g/ml, and 88.7% of strains were enrofloxacin resistant and 11.3% featuring intermediate resistance. The inhibition of the efflux pump by PAN reduced the MIC to enrofloxacin up to eight times in fifteen strains (75%). These results indicate that this system is frequent and active in Campylobacter spp. Resistant strains in the presence of enrofloxacin.

RESUMO

RESUMO As aves são os principais reservatórios de Campylobacter spp., importante patógeno de origem alimentar e a carne de frango e produtos derivados são os principais veículos desse microrganismo. O aumento de cepas de Campylobacter spp. resistentes às fluorquinolonas, uma classe antimicrobiana frequentemente empregada na avicultura e na medicina humana, tornou-se uma grande preocupação para os produtores de aves e vários estudos avaliaram o aumento da resistência bacteriana a esses antimicrobianos. O papel do sistema de efluxo CmeABC tem sido enfatizado entre os mecanismos de resistência em Campylobacter spp. à fluorquinolonas. O presente estudo investigou a ocorrência da bomba de efluxo CmeABC em 81 cepas de Campylobacter jejuni e 78 cepas de Campylobacter coli resistentes à enrofloxacina, isoladas de frangos de corte coletados em seis abatedouros situados no polo avícola de São José do Rio Preto/RJ e de dois abatedouros comerciais situados na Região Metropolitana do Rio de Janeiro, de 2013 a 2016. A resistência à enrofloxacina foi avaliada pelo método de diluição em ágar para determinar a concentração inibitória mínima (CIM). O sistema de efluxo CmeABC foi investigado através da detecção dos genes cmeA, cmeB e cmeC por PCR. A atividade da bomba de efluxo CmeABC foi investigada em 20 cepas utilizando o inibidor da bomba de efluxo Phenylalanine-Arginine -Naftilamida (PAN). Os três genes cmeA, cmeB e cmeC foram detectados em 94,3% das cepas (C. jejuni = 80 e C. coli = 70), enquanto o sistema estava ausente ou incompleto em 5,7% das cepas (C. jejuni = 1 e C coli = 8). A CIM variou entre 0,5g/ml e 64g/ml e 88,7% das cepas foram resistentes à enrofloxacina, enquanto 11,3% apresentaram resistência intermediária. A inibição da bomba de efluxo pelo PAN reduziu a CIM da enrofloxacina até oito vezes em quinze cepas (75%). Estes resultados indicam que este sistema é frequente e ativo em cepas resistentes de Campylobacter spp. na presença de enrofloxacina.