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Título
Antimicrobial resistance in the Spanish swine production: Impact of the production system and the antimicrobial use = Resistencias antimicrobianas en la producción porcina española: impacto del sistema de producción y del uso de antibióticos
Autor
Director/es
Facultad/Centro
Área de conocimiento
Fecha
2021
Resumen
[ES] La resistencia a los antimicrobianos es una amenaza global para la salud pública y
el medioambiente derivada del uso prolongado y frecuentemente inadecuado de
antibióticos en medicina humana y veterinaria. En producción animal se han descrito
diversos factores que pueden repercutir en el uso de antibióticos y, en consecuencia, en
las resistencias, entre los que destacan el sistema de producción y las medidas de
bioseguridad implementadas en la granja. En este sentido, las producciones de cerdo
ibérico ecológica y extensiva se basan en sistemas de cría sostenibles y respetuosos con
el entorno, constituyendo una excelente oportunidad para evaluar cómo las diferencias
sostenidas de las distintas formas de uso de antibióticos repercuten en las resistencias
antimicrobianas, no solo en los animales, sino también en el ambiente de la granja.
El objetivo general de la presente tesis doctoral es ofrecer una descripción
exhaustiva de las resistencias antimicrobianas en la producción porcina española, tanto
en granjas intensivas como en las de producción ecológica-extensiva. Los estudios
realizados se desarrollan en cuatro capítulos que abordan la evaluación del potencial de
los microorganismos centinela en la monitorización de resistencias a los antimicrobianos
y la caracterización genómica y metagenómica del resistoma y del mobiloma de las
explotaciones porcinas.
Las bacterias centinela recuperadas de granjas de producción ecológica-extensiva
presentaron de forma sistemática menores resistencias antimicrobianas que aquellas
procedentes de explotaciones porcinas intensivas, siendo el uso de antibióticos el factor
más influyente. Además, aunque no se observó una relación directa entre el uso de
antibióticos y la bioseguridad en las granjas, ciertas medidas, como la aplicación de
protocolos de limpieza y desinfección adecuados, tuvieron un impacto aparente en la
reducción de resistencias en Escherichia coli y Enterococcus spp. de granjas intensivas.
La combinación de la caracterización fenotípica y genotípica de las resistencias
antimicrobianas demostró el potencial de Escherichia coli, Enterococcus spp. y
Staphylococcus spp. en la monitorización de resistencias en porcino, ya que estas
bacterias resultaron ser importantes reservorios de determinantes de resistencia
potencialmente movilizables. La vigilancia de las resistencias en Campylobacter coli
también se demostró útil, pese a portar un menor número de determinantes de resistencia
en su genoma. Por el contrario, los resultados de Salmonella enterica indicaron que no es
un buen indicador de resistencia en estas granjas debido a su presencia esporádica en
porcino y que su resistencia a los antimicrobianos está condicionada por el serotipo.
El estudio genómico de las bacterias centinela demostró que la estructura tanto del
resistoma como del mobiloma dependía del taxón, con mayores similitudes entre aquellas
bacterias más relacionadas filogenéticamente. Este hecho fue corroborado en el estudio
metagenómico, donde se observó que la composición del resistoma estaba primariamente
asociada al tipo de muestra debido a cambios en las poblaciones bacterianas
predominantes en cada nicho biológico. Por último, tanto el abordaje genómico como el
metagenómico revelaron una clara interacción del resistoma y el mobiloma, la cual era
más compleja en las granjas intensivas. En conjunto, esta tesis doctoral demuestra que el
desarrollo de resistencias a los antimicrobianos está fuertemente ligado a los elementos
genéticos móviles y al uso de antimicrobianos. [EN] Antimicrobial resistance is a global threat to public health and the environment
derived from the prolonged and often inappropriate use of antimicrobials in human and
veterinary medicine. In food-producing animals, several factors have been described that
may have an impact on the use of antimicrobials and, consequently, on antimicrobial
resistance, among which we can highlight the production system and the biosecurity
measures implemented on the farm. In this sense, organic and extensive Iberian pig
productions are based on sustainable and eco-friendly farming systems, providing an
excellent opportunity to evaluate how sustained differences in the various forms of
antimicrobial use impact antimicrobial resistance, not only in the animals, but also in the
farm environment.
The general objective of this doctoral thesis is to provide an in-depth
characterization of antimicrobial resistance in Spanish swine production, both on
intensive and organic-extensive farms. The studies carried out are developed in four
chapters that address the evaluation of the potential of sentinel microorganisms in the
monitoring of antimicrobial resistance and the genomic and metagenomic
characterization of the resistome and mobilome of pig farms.
Sentinel bacteria recovered from organic-extensive farms consistently showed
lower antimicrobial resistance than those from intensive pig herds, with antimicrobial use
as the most influential factor. In addition, although no direct relationship was observed
between antimicrobial use and on-farm biosecurity, certain measures, such as the
application of standardized cleaning and disinfection protocols, had an apparent impact
on the reduction of antimicrobial resistance in Escherichia coli and Enterococcus spp.
recovered from intensive pig herds.
The combination of phenotypic and genotypic characterization of antimicrobial
resistance demonstrated the potential of Escherichia coli, Enterococcus spp. and
Staphylococcus spp. as sentinel microorganisms for antimicrobial resistance surveillance
in swine, as these bacteria emerged as important reservoirs of potentially mobilizable
antimicrobial resistance determinants. Likewise, antimicrobial resistance monitoring in
Campylobacter coli proved to be useful even though this species harbored a reduced
number of antimicrobial resistance determinants in its genome. In contrast, Salmonella
enterica was not a good bioindicator due to its sporadic presence in swine production and
the serotype-biased antimicrobial resistance.
The genomic study of sentinel bacteria evidenced that the structure of both the
resistome and mobilome was taxon-dependent, with greater similarities among those
bacteria more phylogenetically related. This fact was corroborated in the metagenomic
study, in which it was observed that the composition of the resistome was primarily
determined by the type of sample due to changes in the predominant bacterial populations
in each microecosystem. Finally, both genomic and metagenomic approaches revealed a
clear interaction of the resistome and the mobilome, which was more complex on
intensive farms. Overall, this doctoral thesis demonstrates that the development of
antimicrobial resistance is strongly associated with mobile genetic elements and
antimicrobial use.
Materia
Palabras clave
ID proyecto
- RTA2015-00075-C04-03
URI
DOI
Aparece en las colecciones
- Tesis [1346]
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