I dette studiet har vi analysert antimikrobiell resistens i avføringsprøver fra 10 utvalgte vågehval. Denne studien bygger på tidligere eksperimenter der en kulturbasert tilnærming ble brukt for å undersøke MIC-verdiene til bakterieisolater fra 55 hval- og 5 selprøver, se rapport publisert av Venter (2019). Her har vi utvidet den kulturbaserte tilnærmingen med en ikke-kulturell tilnærming. Denne studien kombinerer dermed styrkene til både en kulturbasert tilnærming, som gjør det mulig å undersøke resistensfenotyper og ikke-kulturbasert tilnærming, som ikke er begrenset til mikroorganismer som kun vokser under laboratorieforhold.

I studie publisert av Venter i 2019, ble fekalprøver fra 60 marine pattedyr (55 vågehval og 5 sel) testet for fenotypisk resistens mot et utvalg av antibiotika (ampicillin, cefotaxime, vancomycin, kanamycin, tetracyklin, ciprofloxacin, erythromycin og trimetoprim). MIC ble fastslått for 285 av isolatene, 239 fra hvalprøver og 46 isolater fra selprøver. For hvert antibiotikum fantes det isolater som var i stand til å vokse i den maksimale konsentrasjonen som ble testet (32 mg/l). MIC-verdiene for ampicillin og tetracyklin var lave sammenlignet med studier av andre miljøprøver. Det høyeste antallet isolater med en MIC på ≥32 mg / L ble sett for trimethoprim, som også hadde et samlet MIC-område som var høyt sammenlignet med lignende studier. Dette ble fulgt av molekylær testing for et utvalg av antibiotikaresistensgener (ARGs) ved bruk av standard PCR-metoder. De utvalgte ARG var mecA, tetA, ermB, nptII, qnrs, dfrA1, vanA, samt to gener som koder for multidrug resistens (MDR) effluks pumper, acrB og mexD. Kun i testene for nptII ble det ikke produsert noen amplikoner (PCR-produkt). Det var ikke en sterk sammenheng mellom høye MIC-verdier og deteksjon av resistensgener (unntatt for vancomycin og VanA), men dette skyldes sannsynligvis det begrensede utvalget av gener som ble analysert.

Basert på funnene til Venter (2019), bestemte vi oss her for å fortsette analysene med de mest interessante prøvene basert på bakterieisolater med de høyeste eller mest interessante MIC-verdiene. Disse funnene ble korrelert med de opprinnelige hvalprøvene, og det ble besluttet å velge prøver fra ti hvaler. Fra disse utvalgte hvalene ble totalt mikrobielt DNA ekstrahert for målrettet PCR for følgende utvalgte antimikrobielle resistensgener (ARGs); mecA, tetA, tetB, tetM, qnrS, erm (B), dfrA1, nptII, og nptIII. De fire genene som koder for efflukspumper, mexB, mexD, acrB ogacrD, ble også inkludert, og flere av de analyserte prøvene var positive for en eller flere av genene som koder for MDR efflux.

I tillegg til målrettet PCR ble det ekstraherte DNAet fra hval prøvene brukt for metagenomisk analyse ved HiSeq-plattformen til Illumina. Disse resultatene viser at varianter av van– og tet-gener, som gir resistens mot henholdsvis vancomycin og tetracykliner, var blant de mest utbredte. I metagenom-undersøkelsen ble det også funnet varianter av MDR effluks pumper. De påviste tet-genene er av forskjellige gen-varianter enn de som ble screenet for i den målrettet PCR-analyse, og viser viktigheten av å kombinere flere metoder innen studier av ARG i miljøet. I metagenom-undersøkelsen ble det også funnet varianter av MDR effluks pumper.

Resultatene i denne studien viser et øyeblikksbilde av antibiotikaresistensen og av de ARG som er tilstede i prøver fra marine pattedyr. Studien er begrenset i omfang, men bidrar til økt kunnskap om forekomst og spredning av antibiotikaresistens i naturmiljøet. Det er nødvendig med videre forskning for å fullt ut forstå rollen marine pattedyr har i sammenheng med opprettholdelse og spredning av antimikrobiell resistens.

Last ned hele rapporten som pdf.

Ullmann, I. F et al. (2020) Antimicrobial resistance in marine mammals: Targeted PCR and metagenomic analysis. Project report, M-1641|2020, GenØk, Tromsø, Norway.