Contamination of Agricultural Soils in Some Baghdad Areas with Antibiotics Resistant Pathogenic Fecal Bacteria

Fatima Kh. Dawood; Huda  S. A. Al-Hayanni; Maitham A. Sultan

doi:10.32007/jfacmedbagdad.2104

المؤلفون

Fatima Kh. Dawood Ministry of Industry and Minierals https://orcid.org/0009-0000-7407-9274
Huda S. A. Al-Hayanni Dept. of Microbiology, College of Science for Women, University of Baghdad https://orcid.org/0000-0002-3074-1331
Maitham A. Sultan Ministry of Science & technology

DOI:

https://doi.org/10.32007/jfacmedbagdad.2104

الكلمات المفتاحية:

Keywords: Agricultural soil, Fecal bacteria, Escherichia coli, Enterococcus faecalis , Antibiotic-resistant bacteria.

الملخص

خلفية البحث: أظهرت الدراسات المبكرة أن التربة الزراعية تحتوي على أنواع مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة ، وخاصة البكتيريا بما في ذلك البكتيريا القولونية (السالمونيلا ، والشيغيلا ، والكليبسيلا ، والإشريكية القولونية ، والبكتيريا المعوية) مع البكتيريا البرازية الموجبة لصبغة غرام مثل Enterococcus faecalis هذه البكتيريا تعتبر مؤشر خطير عند انتقالها إلى الإنسان. لذلك هدفت الدراسة الحالية إلى التحري عن تلوث الترب الزراعية العراقية بالبكتيريا البرازية الممرضة (الإشريكية القولونية Escherichia coli و المكورة المعوية البرازية Enterococcus faecalis ) ودراسة أنماط الحساسية للمضادات الحيوية للبكتيريا المعزولة من التربة.

الطرق: تم جمع عينات التربة من ستة مواقع (مزارع) في العاصمة بغداد ، وهي: الجادرية ، اللطيفية ، نهر ديالى ، الجزيرة ، والزعفرانية (قطاع 1 وقطاع 2) خلال فترة الدراسة من نهاية شهر تشرين الثاني لسنة 2021 إلى آب لسنة 2022؛ ثم تمت مقارنتها مع عينات التحكم (تربة حديقة المنزل). وقد تم عزل هذه البكتيريا عن طريق الاوساط الزرعية الاختيارية ، وشخصت بواسطة جهاز فايتك VITEK® 2 Compact system ، وأجريت عليها اختبارات الحساسية للمضادات الحيوية تجاه 18 مضاد حيوي مختلف بطريقة كيربي باور.

النتائج: أظهرت الدراسة البكتريولوجية للتربة الزراعية وجود بكتيريا برازيه وهذا دليل على تلوث عينات التربة الزراعية بهذه البكتيريا. وكان أعلى تعداد للإشريكية القولونية في مزرعة اللطيفية (× 10³1.48) ، بينما كان أعلى تعداد للإشريكية البرازية في مزرعة نهر ديالى (10³×2.63). أوضحت نتائج الحساسية للمضادات الحيوية أن الإشريكية القولونية كانت مقاومة للأمبيسيلين ، سيفترياكسون ، سيفوكسيتين ، بيبيراسيلين ، سيفتازيديم ، وتيكوبلانين لكنها كانت حساسة لبقية المضادات الحيوية المستخدمة ، في حين أن بكتيريا E. faecalis كانت مقاومة فقط للليفوفلوكساسين واللينزوليد وكانت حساسة لبقية المضادات الحيوية.

الاستنتاجات: الدراسة الحالية وثقت وجود البكتيريا القولونية البرازية في عينات التربة المدروسة ، مع معدلات مقاومة عالية بشكل ملحوظ تجاه المضادات الحيوية المستخدمة. قد تكون هذه الحقائق نتيجة الري بمياه الصرف الصحي واستخدام الأسمدة العضوية.

التنزيلات

تنزيل البيانات ليس متاحًا بعد.

المراجع

Ashraf MA, Persistent organic pollutants (POPs), a global issue a global challenge. Environ. Sci;2015. Pollut. Res.

https://doi.org/10.1007/s11356-015-5225-9

Dias C, Pais JP, Nunes R, Blázquez-Sánchez M-T, Marquês JT, Almeida AF, et al. Sugar-based bactericides targeting phosphatidylethanolamine-enriched membranes. Nature Communications. 2018 Nov 19;9(1). https://doi.org/10.1038/s41467-018-06488-4

. Kortright KE, Chan BK, Koff JL, Turner PE. Phage Therapy: A Renewed Approach to Combat Antibiotic-Resistant Bacteria. Cell Host & Microbe. 2019 Feb;25(2):219-32.

https://doi.org/10.1016/j.chom.2019.01.014

Hover BM, Kim S-H, Katz M, Charlop-Powers Z, Owen JG, Ternei MA, et al. Culture-independent discovery of the malacidins as calcium-dependent antibiotics with activity against multidrug-resistant Gram-positive pathogens. Nature Microbiology. 2018 Feb 12;3(4):415-22. https://doi.org/10.1038/s41564-018-0110-1

Vasilachi IC, Asiminicesei DM, Fertu DI, Gavrilescu M. Occurrence and Fate of Emerging Pollutants in Water Environment and Options for Their Removal. Water. 2021 Jan 13;13(2):181. https://doi.org/10.3390/w13020181

. Mehdi LY, Wannas NS. Isolation and Identification of Clostridium perfringens and its Enterotoxin in Food poisoning Patients. JFacMedBagdad [Internet]. 2017 Jul. 2 [cited 2023 Mar. 12];59(2):145-150. https://doi.org/10.32007/jfacmedbagdad.592125

Meals W, Harcum B, & Dressing A. 2013. Monitoring for microbial pathogens and indicators. Tech Notes 9, Developed for U.S. Environmental Protection Agency by Tetra Tech, Inc., Fairfax, 2013 Sep VA, 29 p. https://319monitoring.wordpress.ncsu.edu/files/2016/05/technotes9_monitoring_microbial_pathogens.pdf

Jang J, Hur H-G ., Sadowsky MJ, Byappanahalli MN, Yan T, Ishii S. Environmental Escherichia coli : ecology and public health implications-a review. Journal of Applied Microbiology [Internet]. 2017 Jul 3;123(3):570-81.

https://doi.org/10.1111/jam.13468

Motlagh AM, Yang Z. Detection and occurrence of indicator organisms and pathogens. Water Environment Research [Internet]. 2019 Sep 21;91(10):1402-8. https://doi.org/10.1002/wer.1238

. Costa A, Gusmara C, Gardoni D, Zaninelli M, Tambone F, Sala V, et al. The effect of anaerobic digestion and storage on indicator microorganisms in swine and dairy manure. Environmental Science and Pollution Research. 2017 Sep 7;24(31):24135-46. https://doi.org/10.1007/s11356-017-0011-5

Alaamery sally k., Al-Hayanni HSA. The Antibacterial and anti-biofilm effects of Sumac (Rhus coriaria L) fruits extracts against some multidrug-resistant pathogenic bacteria. J Fac Med Bagdad [Internet]. 2022 Oct. 17 [cited 2023 Mar. 12];64(3):183-188.

https://doi.org/10.32007/jfacmedbagdad.6431964 12.. das Neves RC, Mortari MR, Schwartz EF, Kipnis A, Junqueira-Kipnis AP. Antimicrobial and Antibiofilm Effects of Peptides from Venom of Social Wasp and Scorpion on Multidrug-Resistant Acinetobacter baumannii. Toxins [Internet]. 2019 Apr 10 [cited 2021 Oct 27];11(4):216.

https://doi.org/10.3390/toxins11040216

Elkayam R, Kraitzer T, Popov VS, Sladkevich S, Lev O. High Performance of Fixed-Bed Filtration for Reagentless Oxidative Manganese Removal. Journal of Environmental Engineering. 2017 Aug;143( 8https://doi.org/10.1061/(ASCE)EE.194 3-7870.0001234

. Baral D, Dvorak BI, Admiraal D, Jia S, Zhang C, Li X. Tracking the Sources of Antibiotic Resistance Genes in an Urban Stream during Wet Weather using Shotgun Metagenomic Analyses. Environmental Science & Technology. 2018 Jul 18;52(16):9033-44.

https://doi.org/10.1021/acs.est.8b01219

Lee J, Kim HS, Jo HY, Kwon MJ. Revisiting soil bacterial counting methods: Optimal soil storage and pretreatment methods and comparison of culture-dependent and -independent methods. PLoS One. 2021 Feb 10;16(2):e024614.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0246142

Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). Performance standards for antimicrobial susceptibility testing. Twenty-first informational supplement. Wayne, PA, USA: CLSI. 2020.

Karaman R, Jubeh B, Breijyeh Z. Resistance of Gram-Positive Bacteria to Current Antibacterial Agents and Overcoming Approaches. Molecules. 2020 Jun 23;25(12):2888.

https://doi.org/10.3390/molecules25122888

Werhahn Beining M, Hartmann M, Luebke-Becker A, Guenther S, Schaufler K, Hille K, et al. Carriage of Extended Spectrum Beta Lactamase-Producing Escherichia coli: Prevalence and Factors Associated with Fecal Colonization of Dogs from a Pet Clinic in Lower Saxony, Germany. Animals [Internet]. 2023 Jan 1 [cited 2023 Mar 8];13(4):584. Available from.

https://doi.org/10.3390/ani13040584

Yi X, Wang M, Zhou Z. The potential impact of naturally produced antibiotics, environmental factors, and anthropogenic pressure on the occurrence of erm genes in urban soils. Environmental Pollution. 2019 Feb;245:282-9.

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.11.009

Zhao Y, Cocerva T, Cox S, Tardif S, Su J-Q, Zhu Y-G, et al. Evidence for co-selection of antibiotic resistance genes and mobile genetic elements in metal polluted urban soils. Science of The Total Environment. 2019 Mar;656:512-20.

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.11.372

Portela R, Leal CR, Almeida PL, Sobral RG. Bacterial cellulose: a versatile biopolymer for wound dressing applications. Microbial Biotechnology [Internet]. 2019 Mar 5 [cited 2019 Dec 6];12(4):586-610. Available from:

https://doi.org/10.1111/1751-7915.13392

. Al-Hayanni HSA, El-Shora HM. Various Extracts of Some Medicinal Plants as Inhibitors for Beta-lactamase Activity. Baghdad Science Journal. 2021 Mar 10;18(1):0047.

https://doi.org/10.21123/bsj.2021.18.1.0047

. Cillóniz C, Dominedò C, Torres A. An overview of guidelines for the management of hospital-acquired and ventilator-associated pneumonia caused by multidrug-resistant Gram-negative bacteria. Current Opinion in Infectious Diseases [Internet]. 2019 Dec 1;32(6):656-62.

https://doi.org/10.1097/QCO.0000000000000596

AL-Lami RA, Al-Hayanni HSA, Shehab ZH. Molecular Investigation of Some Beta-lactamase Genes by PCR and DNA Sequencing Techniques in clinical Escherichia coli. Iraqi Journal of Science [Internet]. 2022 Oct 30;4205-12.

https://doi.org/10.24996/ijs.2022.63.10.7

Zaboon SM, Al-Hayanni HSA. Detection of virulence factor genes and antibiotic resistance of Enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) isolated from children with diarrhea. Biochem. Cell. Arch. 2021. 21, 791-796.