EXTENDED-SPECTRUM Β-LACTAMASE-, AMPC- AND CARBAPENEMASE-PRODUCING BACTERIA IN DOGS AND CATS

La resistenza antimicrobica (AMR) rappresenta una delle minacce più critiche per la salute globale, che compromette l'efficacia degli antibiotici e minaccia la salute sia umana che animale. L'aumento di batteri multiresistenti (MDR) mina l'efficacia dei trattamenti per le infezioni negli esseri umani e negli animali, determinando un prolungamento delle malattie, un aumento della mortalità e notevoli costi economici. Gli animali da compagnia sono sempre più riconosciuti come serbatoi e potenziali fonti di patogeni resistenti agli antimicrobici, contribuendo alla diffusione di geni di resistenza negli ecosistemi e rappresentando un rischio zoonotico. Comprendere la prevalenza, i meccanismi genetici e i fattori di rischio associati all'AMR in cani e gatti è essenziale per sviluppare strategie di controllo efficaci nell'ambito dell'approccio One Health. Questa tesi si è concentrata principalmente sull’eliminazione fecale di Escherichia coli produttori di β-lattamasi a spettro esteso (ESBL), AmpC e carbapenemasi, considerati indicatori chiave della resistenza antimicrobica nelle popolazioni batteriche. Campioni fecali di cani e gatti, sia domestici che randagi, sono stati analizzati per individuare la presenza, i meccanismi genetici e i fattori di rischio associati a questi batteri. Inoltre, è stata condotta un’indagine su cani affetti da infezioni del tratto urinario, analizzando la produzione di ESBL, AmpC e carbapenemasi in E. coli e Klebsiella pneumoniae. Quest’ultimo è un patogeno clinicamente significativo spesso associato a resistenza agli antimicrobici di massima priorità e ad altri meccanismi di resistenza come la produzione di biofilm nei batteri isolati da campioni urinari. La tesi si basa su quattro studi. Il primo studio si è concentrato sui gatti, che sono stati studiati meno frequentemnte rispetto ai cani, e ha indagato la presenza di E. coli produttori di ESBL/AmpC in gatti domestici e randagi. L’analisi su campioni fecali di 97 gatti ha evidenziato sei (6.2%) campioni positivi per questi batteri. L'analisi genetica ha identificato blaCTX-M in tutti gli isolati, insieme a blaTEM (83.3%), blaSHV (16.7%) e la sovraespressione cromosomica di AmpC (1%). Tutti gli isolati erano MDR. L'analisi statistica ha dimostrato associazioni significative tra la presenza di E. coli produttori di ESBL/AmpC e lo stato di animale malato o la precedente terapia antibiotica, sottolineando il potenziale ruolo dei gatti come serbatoi di batteri resistenti. Il secondo studio si è concentrato esclusivamente sui gatti randagi e ha incluso lo studio di E. coli produttori di carbapenemasi, a causa della loro importanza secondo il concetto One Health. Tra i 94 gatti randagi analizzati, 18 (19.1%) sono risultati positivi per E. coli produttori di ESBL-/AmpC-/carbapenemasi. In particolare, oltre a E. coli produttori di ESBL-/AmpC, questo studio ha mostrato la presenza di geni codificanti per carbapenemeasi, blaNDM e blaOXA-48, in sette (7.4%) campioni. Tra gli isolati analizzati, 17 (94,4%) sono stati identificati come MDR. L’ospedalizzazione, il precedente trattamento antibiotico e lo stato di malattia sono stati identificati come fattori di rischio significativi. Inoltre, E. coli produttore di ESBL è stato rilevato in gatti randagi sani che non erano stati ricoverati in ospedale e che probabilmente non erano stati trattati in precedenza. I risultati complessivi evidenziano la complessa epidemiologia dell'AMR negli animali randagi, suggerendo la necessità di ulteriori indagini sulla fonte dell'infezione, concentrandosi anche sulla contaminazione ambientale. E. coli produttori di carbapenemasi sono stati ulteriormente indagati nel terzo studio incentrato sui cani, in cui i batteri produttori di carbapenemasi sono stati studiati meno frequentemente. È stato valutata l’eliminazione fecale di E. coli produttore di ESBL/AmpC/carbapenemasi e tra i 100 cani analizzati, 14 (14%) sono risultati positivi per questi batteri resistenti, con il 92.9% degli isolati MDR. L'analisi genetica ha identificato blaCTX-M negli isolati produttori di ESBL, blaCMY-2 negli isolati produttori di AmpC e blaOXA-48 nei E. coli produttori di carbapenemasi. Il trattamento antibiotico è risultato un fattore di rischio significativo per la diffusione fecale di questi batteri, sottolineando la necessità di un corretto e prudente uso degli antibiotici in medicina veterinaria. Il quarto studio ha esaminato i batteri AMR nei cani con infezioni batteriche del trattato urinario (UTI) concentrandosi sul rilevamento di E. coli e K. pneumoniae produttori di ESBL/AmpC/carbapenemasi, inclusa la valutazione della produzione di biofilm degli isolati, un fattore che contribuisce alla persistenza e alla resistenza batterica. Tra i 133 campioni di urina analizzati, 53 (39.8%) sono risultati positivi alla coltura microbiologica, con E. coli identificato come patogeno predominante (28; 21,1%) e sei campioni (4,5%) positivi per K. pneumoniae. La produzione di ESBL, determinata dal gene blaCTX-M del gruppo 1, è stata rilevata in 4/34 (11.8%) E. coli/K. pneumoniae isolati ed è stata significativamente associata alla presenza di K. pneumoniae. Inoltre, 11 (32.4%) isolati hanno mostrato MDR. La formazione di biofilm è stata osservata in 23 (67.6%) isolati, con una produzione di biofilm moderata significativamente associata a K. pneumoniae. Questi risultati sottolineano la necessità dei test di sensibilità in vitro e di un uso prudente degli antibiotici nel trattamento delle UTI nei cani. In generale, questi studi sottolineano il ruolo critico degli animali da compagnia nella diffusione di batteri resistenti agli antimicrobici. Il rilevamento di E. coli MDR e produttore di carbapenemasi è motivo di preoccupazione e rafforza la necessità di programmi di sorveglianza e di una gestione responsabile degli antimicrobici nell'ambito di un approccio One Health, valutando il rischio di trasmissione all’uomo a causa della stretta interazione tra gli animali domestici e i loro proprietari. Combattere la resistenza antimicrobica negli animali da compagnia è essenziale per salvaguardare sia la salute veterinaria che quella pubblica, rafforzando la necessità di un approccio One Health.

Grantor dc:publisher

Università degli Studi di Milano

Year dc:date

2025

Author dc:creator

• FACCHIN, ALESSIA

Contributors dc:contributor

• PhD supervisor: S. Lauzi ; PhD coordinator: F. Ceciliani
• A. Facchin
• LAUZI, STEFANIA
• CECILIANI, FABRIZIO

• Antimicrobial resistance
• E. coli
• K. pneumoniae
• cat
• dog
• extended-spectrum β-lactamase
• AmpC
• carbapenemase
• fecal carriage
• UTI
• Settore MVET-03/A - Malattie infettive degli animali

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/embargoedAccess

Language dc:language

eng

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/2434/1164355

OAI identifier oai:identifier

oai:air.unimi.it:2434/1164355