Prävalenz und Charakterisierung der Antibiotikaresistenz von Vibrio spp. in Shrimps aus dem Einzelhandel und Aquakulturen Ecuadors

Abstract

Bakterien der Familie Vibrionaceae sind in aquatischen Habitaten ubiquitär verbreitet. Das Genus Vibrio beinhaltet Spezies mit humanpathogenem oder fischpathogenem Potential. Eine Zunahme von Infektionen, die zum Teil mit dem Auftreten neuer pandemischer Stämme assoziiert ist, kann bei humanpathogenen und fischpathogenen Erregern beobachtet werden. Infektionen durch humanpathogene Erreger stehen häufig mit dem Konsum von Meeresfrüchten in Zusammenhang. Aktuelle Untersuchungen zum Vorkommen verschiedener humanpathogener Vibrio spp. in Meeresfrüchten sowie zu Antibiotikaresistenzen von Vibrio spp. aus Ecuador fehlen. Ziel dieser Arbeit war es, über Probennahmen aus Aquakulturen und dem Einzelhandel in Ecuador die Verbreitung von fünf humanpathogenen Vibrio spp. (V. alginolyticus, V. cholerae, V. mimicus, V. parahaemolyticus, V. vulnificus) in Shrimps (Litopenaeus vannamei) zu untersuchen. In 95,6 % der Proben konnte das Vorkommen mindestens einer Vibrio sp. nachgewiesen werden. Die am häufigsten nachgewiesene Spezies war V. parahaemolyticus mit einem Anteil von 80,8 %. V. alginolyticus (50,2 %) wurde ebenfalls in einem großen Teil der Proben detektiert. V. cholerae (11,4 %) und V. vulnificus (3,5 %) zeigten hingegen ein geringeres Vorkommen. Multiple Vibrio spp. fanden sich in 45,9 % der Proben. Für V. cholerae und V. parahaemolyticus, die beiden Spezies, für die pandemische Ausbrüche beschrieben wurden, konnten keine Serogruppen oder Virulenzfaktoren nachgewiesen werden, die mit pathogenen Stämmen assoziiert sind. Alle V. cholerae-Isolate wurden den Serogruppen non-O1/non-O139 zugeordnet. Wie für Umwelt-Isolate der Serogruppen non-O1/non-O139 typisch war keines der Isolate Träger von Choleratoxin-codierenden Genen. Die untersuchten V. parahaemolyticus-Isolate wurden zu 39,9 % der Serogruppe O11 zugeordnet. Die übrigen Isolate gehörten den Serogruppen O1 bis O10 an. Die Hämolysin-Gene tdh und trh wurden in keinem der V. parahaemolyticus-Stämme detektiert. Des Weiteren wurden ausgewählte V. parahaemolyticus-Isolate auf das Vorkommen von Toxin-codierenden Genen hin untersucht, die für das Auslösen einer neuartigen Erkrankung von Shrimps verantwortlich gemacht werden. Diese als Akutes Hepatopankreatisches Nekrose-Syndrom (AHPNS) oder auch Early Mortality Syndrome (EMS) bekannte Erkrankung von Litopenaeus vannamei und Penaeus monodon hat zu massiven Verlusten in Shrimps-Aquakulturen in Mexiko und verschiedenen südostasiatischen Ländern geführt. Die Analyse der erhaltenen Isolate zeigte eine Abwesenheit des mit AHPNS assoziierten Plasmids. Die Untersuchungen zur Sensibilität gegenüber 22 Antibiotika aus sechs Stoffgruppen zeigten ein hohes Maß an resistenten Isolaten (95,9 %). Resistenzen gegenüber zwei oder mehr der untersuchten Antibiotika wurden bei 75,9 % der untersuchten Isolate detektiert, darunter fand sich ein Isolat, das Resistenzen gegenüber 18 der 22 getesteten Antibiotika aufwies. Für alle getesteten Substanzen wurde mindestens ein resistentes Isolat detektiert. Gegenüber Ampicillin (87,3 %) wurden die meisten Resistenzen detektiert, gefolgt von Tetracyclin (42,4 %), Piperacillin (33,1 %) und Amikacin (22,9 %). Unter den untersuchten Vibrio spp. zeigte V. parahaemolyticus (98,7 %) den größten Anteil resistenter Isolate. V. alginolyticus (83,6 %) wies einen hohen Anteil multiresistenter Isolate auf. V. cholerae (75 %) und V. vulnificus (87,5 %) zeigten ebenfalls zu einem großen Anteil Resistenzen, jedoch wies kein Isolat Resistenzen gegenüber mehr als drei der untersuchten Antibiotika auf.

Bacteria of the family Vibrionaceae are ubiquitous in aquatic habitats. The genus Vibrio includes species that are pathogenic for humans or fish. The incidence of human infections and in aquaculture has been increased and is, to some extent, associated with the emergence of new pandemic strains. Human infections are often associated with the consumption of seafood. Recent studies on the occurrence of human pathogenic Vibrio spp. in seafood from Ecuador and their antibiotic resistance patterns are missing The primary objective of this study was to investigate the occurrence of five human pathogenic Vibrio spp. (V. alginolyticus, V. cholerae, V. mimicus, V. parahaemolyticus, V. vulnificus) in shrimp (Litopenaeus vannamei) from Ecuadorian aquaculture and from retail. The presence of at least one Vibrio sp. was found in 95,6 % of the samples. V. parahaemolyticus (80,8 %) was the most frequently detected species, followed by V. alginolyticus (50,2 %), V. cholerae (11,4 %) and V. vulnificus (3,5 %). Of the samples investigated 45,9 % contained multiple Vibrio spp. Further analyses of V. cholerae and V. parahaemolyticus isolates, which both have been involved in pandemic outbreaks, did not detect pandemic serogroups or virulence factors. All isolates of V. cholerae belonged to non-O1/non-O139 serogroups and like most non-O1/non-O139 environmental strains, the isolates analyzed were negative for the cholera toxin gene. Approximately 40 % of the V. parahaemolyticus isolates analyzed belonged to serogroup O11. The remaining isolates belonged to the serogroups O1 to O10. None of the V. parahaemolyticus strains examined possessed the hemolysin genes tdh or trh. For selected V. parahaemolyticus isolates, further analysis were conducted to detect toxin-encoding genes, which seem to be responsible to cause a newly emergent penaeid shrimp disease, called acute hepatopancreatic necrosis syndrome (AHPNS) or early mortality syndrome (EMS). AHPNS has caused serious economic losses in shrimp farms in Mexico and several Southeast Asian countries. In the investigated strains, the absence of the plasmid associated with AHPNS was confirmed. Antimicrobial susceptibility testing to twenty-two antibiotics of six different classes showed a high level of resistance (95,9 %). Multi-drug resistance was found in 75,9 % of the isolates tested, including one strain with resistances to 18 of the 22 antimicrobial agents tested. For all substances at least one resistant isolate was detected. Most isolates were resistant to Ampicillin (87,3 %), followed by Tetracycline (42,4 %), Piperacillin (33,1 %) and Amikacin (22,9 %). Of the Vibrio spp. studied, V. parahaemolyticus isolates showed the highest level of resistance (98,7 %). V. alginolyticus accounted for the highest number of multi-drug resistant isolates (83,6 %). For V. cholerae (75 %) and V. vulnificus (87,5 %) a significant fraction of isolates showed resistance but with a lower number of multi-drug resistances.