Isolation and Characterization of Enterococcus spp. from Environmental Sources

Abstract

Antibiotic resistance is one of the main challenges in public health under the One Health concept considering human, animal, and environmental aspects. This study was conducted to isolate, identify, and characterize the antibiotic resistance profiles of vancomycin-resistant enterococci (VRE) from environmental soil and water samples collected in the Souk Ahras region. A total of 121 samples were analyzed including 61 water samples and 60 soil samples. Positive results were obtained after selective enrichment for 20 samples corresponding to a rate of isolation of 16.6%, and 14 strains of Enterococcus spp. were identified among which soil samples (71.4%) prevailed against water samples (28.6%). Enterococci identification using VITEK 2 system showed the existence of two types mainly Enterococcus faecium (64.3%) and Enterococcus faecalis (35.7%). Microbial analysis proved the classical characteristics of enterococci (Gram-positive, catalase-negative, and growing in salin and bile esculin azide agar). The resistance profiles of these isolates showed a concerning pattern. Vancomycin-resistant strains exhibited high MIC values (≥32 µg/mL), and 64.3% were also resistant to teicoplanin. These findings suggest a high prevalence of glycopeptide resistance among the studied isolates. Resistance was seen against tetracycline (78.6%) and erythromycin (71.4%). In addition, 78.6% of the bacterial strains showed multidrug resistance to more than three classes of antibiotics. In the case of phenotypes of resistance, VanA type resistance phenotypes were observed most frequently (78.6%), as compared to the VanB type resistance phenotypes (21.4%). It is evident from this study that the soil and water act as major reservoirs for multidrug resistant bacteria, especially vancomycin-resistant enterococci (VRE). This could be a threat to both animal and human health in the future, which calls for surveillance in the One Health concept. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ تُعدّ مقاومة المضادات الحيوية من أبرز التحديات التي تواجه الصحة العامة في وقتنا الراهن، لا سيما في ظل مفهوم "صحة واحدة" الذي يربط بين صحة الإنسان والحيوان والبيئة في منظومة متكاملة. وانطلاقاً من هذا المفهوم ، أجريت هذه الدراسة من أجل عزل وتعريف وتوصيف أنماط مقاومة المضادات الحيوية لدى المكورات المعوية المقاومة للفانكومايسين (ERV) من عينات التربة والمياه البيئية المجمعة في منطقة سوق أهراس . شملت الدراسة تحليل 121 عينة إجمالاً، منها 61 عينة مائية و60 عينة من التربة. وبعد إجراء الإثراء الانتقائي، أسفرت 20 عينة فقط عن نتائج إيجابية، أي ما يعادل نسبة عزل بلغت 16,6%. وقد تمّ التعرف على 14 سلالة من جنس Enterococcus spp.، وكان الجزء الأكبر منها مصدره عينات التربة بنسبة 71,4%، في حين جاءت عينات الماء في المرتبة الثانية بنسبة 28,6% وباستخدام نظام VITEK 2 لتحديد هوية السلالات، تبيّن وجود نوعين رئيسيين من المكورات المعوية، هما: Enterococcus faeciumبنسبة 64,3%، و Enterococcus faecalis بنسبة 35,7%. أما على الصعيد الميكروبيولوجي، فقد أظهرت السلالات المعزولة الخصائص التقليدية المميزة للمكورات المعوية، من بينها الصبغة الإيجابية بغرام، وانعدام نشاط الكاتالاز، فضلاً عن قدرتها على النمو في الأوساط المالحة وعلى أجار الصفراء-الإسكولين-الأزيد. أظهرت أنماط المقاومة لدى هذه العزلات اتجاهاً مثيراً للقلق. فقد أبدت السلالات المقاومة للفانكومايسين قيماً مرتفعة للتركيز المثبط الأدنى (MIC) (≥ 32 ميكروغرام/مل)، كما أن 64.3٪ منها كانت مقاومة أيضاً للتيكوبلانين. وتشير هذه النتائج إلى انتشار مرتفع لمقاومة المضادات الحيوية من فئة الغليكوببتيدات بين العزلات المدروسة. كذلك سُجّلت مقاومة للتيتراسيكلين لدى 78,6% من السلالات، وللإريثرومايسين لدى 71,4% منها. وعلاوة على ذلك، أبدت 78,6% من السلالات مقاومة متعددة تشمل أكثر من ثلاث فئات مختلفة من المضادات الحيوية. فيما يتعلق بأنماط المقاومة الظاهرية، لوحظ أن النمط الظاهري للمقاومة من نوع (VanA) كان الاكثر شيوعا بنسبة 78.6% مقلرنة بالنمط الظاهري للمقاومة من نوع (VanB) بنسبة 21.4% وخلاصة القول، تُثبت هذه الدراسة أن التربة والمياه تمثّلان خزانات رئيسية للبكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية، وبخاصة المكورات المعوية المقاومة للفانكومايسين. وهذا ما قد يشكّل خطراً حقيقياً على صحة الإنسان والحيوان في المستقبل، مما يستوجب تعزيز المراقبة والرصد الوبائي في إطار مقاربة شاملة تقوم على مفهوم "صحة واحدة". ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- La résistance aux antibiotiques constitue l’un des principaux défis de santé publique dans le cadre du concept One Health, prenant en compte les aspects humains, animaux et environnementaux. Cette étude a été réalisée afin d’isoler, d’identifier et de caractériser les profils de résistance aux antibiotiques des entérocoques résistants à la vancomycine (ERV) à partir d’échantillons de sol et d’eau environnementaux collectés dans la région de Souk Ahras. Un total de 121 échantillons a été analysé, comprenant 61 échantillons d’eau et 60 échantillons de sol. Des résultats positifs ont été obtenus après enrichissement sélectif pour 20 échantillons, correspondant à un taux d’isolement de 16,6 %, et 14 souches d’Enterococcus spp. ont été identifiées, parmi lesquelles les échantillons de sol (71,4 %) prédominaient par rapport aux échantillons d’eau (28,6 %). L’identification des entérocoques à l’aide du système VITEK 2 a montré la présence de deux espèces principales: Enterococcus faecium (64,3 %) et Enterococcus faecalis (35,7 %). L’analyse microbiologique a confirmé les caractéristiques classiques des entérocoques (Gram positifs, catalase négative, et croissance sur gélose bile esculine azide et milieu salé). Les profils de résistance de ces isolats ont révélé une tendance préoccupante. Les souches résistantes à la vancomycine présentaient des valeurs élevées de CMI (≥ 32 µg/mL), et 64,3 % étaient également résistantes à la téicoplanine. Ces résultats suggèrent une forte prévalence de la résistance aux glycopeptides parmi les isolats étudiés. Une résistance a également été observée à la tétracycline (78,6 %) et à l’érythromycine (71,4 %). De plus, 78,6 % des souches bactériennes présentaient une multirésistance à plus de trois classes d’antibiotiques. Concernant les phénotypes de résistance, le phénotype de type VanA a été observé le plus fréquemment (78,6 %), comparé au phénotype de type VanB (21,4 %). Il ressort clairement de cette étude que le sol et l’eau constituent des réservoirs importants de bactéries multirésistantes, en particulier les entérocoques résistants à la vancomycine (ERV). Cela pourrait représenter une menace pour la santé humaine et animale à l’avenir, ce qui souligne la nécessité d’une surveillance dans le cadre du concept One Health.