Bakterija Escherichia coli kot črevesni patogen telet: dejavniki gostitelja, patogena in vzreje ter geni za odpornost proti protimikrobnim učinkovinam

Driske pri novorojenih teletih vodijo v velike ekonomske izgube v mlečnih in mesnih rejah goveda. Največ telet pogine v prvem mescu življenja, več kot polovica drisk pa se pojavi v prvem tednu starosti. Pojav bolezni pogojujejo dejavniki telet, njihovih mater in načina vzreje. Med najpogostejšimi kužnimi povzročitelji drisk v prvem tednu starosti je bakterija Escherichia coli, ki ima tudi zoonotski potencial, saj nekateri sevi povzročajo resna obolenja tudi pri ljudeh. Naraščajoča pojavnost večkratno odpornih (angl. multidrug-resistant, MDR) izolatov E. coli je resen problem v veterinarski in humani medicini. Tipizacija izolatov E. coli s sekvenciranjem celotnih genomov nam omogoča vpogled v njihov celoten genom, vključno z geni za virulenco in odpornost, medtem ko nam metagenomski pristop omogoča vpogled v celotno genetsko raznolikost mikrobne združbe v izbranem okolju (mikrobiom), vključno z raznolikostjo in zastopanostjo vseh genov za odpornost (rezistom). Pojavnost večkratno odpornih izolatov E. coli v rejah goveda je visoka, teleta in njihova neposredna okolica pa veljajo za vročo točko, kjer se geni za odpornost kopičijo in kjer je verjetnost za njihov horizontalni genski prenos znotraj vrste ali med bakterijskimi vrstami velika. V tem projektu bomo preučevali izolate E. coli pri teletih v odvisnosti od načina vzreje (ekološka ali konvencionalna reja, oskrba telet s kolostrumom in raba protimikrobnih zdravil v reji) in velikosti kmetije (male in velike farme za prirejo mleka). V raziskavo bomo vključili farme z zgodovino drisk pri teletih; vzorčili bomo feces in kri telet v starosti do sedem dni, tako tista z drisko (preiskovana skupina) kot tista brez driske (kontrolna skupina). Pri teletih bomo prisotnost najpogostejših kužnih povzročiteljev driske (vključno z bakterijo E. coli) ugotavljali s hitrim antigenskim testom. Za opredelitev zdravstvenega stanja telet bomo izmerili izbrane krvne parametre (pokazatelje anemije, vnetja, oksidativnega stresa in oskrbe s kolostrumom ter vitamin D in železo). Iz vzorcev fecesa bomo pridobili izolate E. coli, po več kot en izolat na posamezno žival, da bo mogoča njihova primerjava in ocena populacije E. coli znotraj posamezne živali. Po potrditvi vrste z masno spektrometrijo MALDI-TOF bomo izbrane izolate tipizirali s sekvenciranjem celotnih genomov ter opredelili prisotnost genov za virulenco in odpornost. V skupnskih vzorcih fecesa ali gnoja bomo z naključnim metagenomskim sekvenciranjem opredelili tudi mikrobiom in rezistom preiskovanih farm. Delo bo razdeljeno v pet delovnih sklopov: (i) izbor kmetij, priprava anketnega vprašalnika za lastnike kmetij, vzorčenje in presejalno testiranje na povzročitelje drisk (v dveh oz. treh časovnih obdobjih); (ii) ugotavljanje dejavnikov gostitelja; (iii) pridobitev izolatov E. coli z bakteriološko preiskavo na neselektivnih gojiščih in njihova tipizacija s sekvenciranjem celotnih genomov; (iv) ugotavljanje dinamike genov za odpornost pri bakteriji E. coli ter primerjava mikrobioma in rezistoma med farmami glede na način reje in uporabo antibiotikov v reji; ter (v) analiza in diseminacija rezultatov. Cilji projekta so tako usmerjeni v ugotavljanje povezav med dejavniki gostitelja in načinom upravljanja s kmetijo ter prisotnostjo in genotipom bakterij E. coli pri novorojenih teletih z drisko ali brez nje; za ta namen bomo sekvencirali celotne genome velikega števila izolatov E. coli (okoli 400). Drugi cilj je usmerjen v ugotavljanje in spremljanje časovne dinamike genov za odpornost pri bakteriji E. coli ter v analizo mikrobioma in rezistoma v rejah goveda in opredelitev njihove vloge kot rezervoarja genov za odpornost; za ta namen bomo analizirali rezistom v vsaj 20 skupinskih vzorcih fecesa živali ali gnoja iz kmetij z različnim načinom vzreje in različno pojavnostjo MDR izolatov E. coli.