Assessment of the Dissemination of Antibiotic-Resistant Enterobacteriaceae in Irrigation Water and Agricultural Soils: a Focus on ESBL- and Carbapenemase-Producing Strains in Souk Ahras, Algeria.

Abstract

This study investigated the prevalence and antibiotic resistance profiles of Enterobacteriaceae isolated from irrigation water (n=61) and agricultural soil (n=61) in Souk-Ahras Province, northeastern Algeria. Selective enrichment, culture on chromogenic media, VITEK® 2 identification, and antimicrobial susceptibility testing were performed. The overall isolation rate was 42.62%, yielding 29 Enterobacteriaceae isolates, predominantly Klebsiella pneumoniae (51.72%) and Escherichia coli (31.03%). Resistance rates were observed: Ampicillin (100%), amoxicillin-clavulanic acid (82.76%), ciprofloxacin (79.31%), and imipenem (51.7%). ESBL production was confirmed in 34.48% of isolates, carbapenemase production in 60%, and metallo-β-lactamases (MBL) in 46.66%. Multidrug resistance (MDR) was detected in 55.2% of isolates, with no significant difference between water and soil (p>0.05). Co-expression of ESBL, carbapenemase, and MBL in single strains was observed. These findings confirm that irrigation water and agricultural soil in Algeria constitute active reservoirs of high-risk resistant Enterobacteriaceae, posing a serious public health threat and underscoring the urgent need for One Health surveillance strategies. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- تهدف هذه الدراسة الى البحث عن مدى انتشر مقاومة المضادات الحيوية البكتيريا المعوية (Enterobacteriacea) المعزولة من مياه الري (61عينة) والتربة الزراعية (61عينة) في ولاية سوق اهراس. شملت طرق الاثراء الانتقائي، الزرع على الأوساط الكروموجينية، التعريف بجهازVITEK 2، واختبار الحساسية للمضادات الحيوية. بلغ معدل العزل إلجمالي42.62%،مما أسفر عن29عزلة من بكتيريا المعوية السائدة منها Klebsiella pneumoniae (51.72)% وكما لوحظ معدلات مقاومة:امبيسيلين(100%)، أموكسيسيلين-حمض كالفوالنيك(82.76%، سيبروفلوكساسين (79.31%)،إيميبينيم 51.7)%تم تأكيد إنتاج البيتالاكتاماز واسع الطيف (ESBL) في34.48% من العزلات، وإنتاج الكاربابينيماز في60% والميتالوبيتالاكتاماز(MBL) في46.66.%كشفت النتائج عن مقاومة متعددة الادوية(MDR) في55.2% من العزلات، دون وجود فرق ذي دلالة إحصائية بين الماء والتربة.(p>0.05)ولوحظ تعبير مشترك ل ـESBLوالكاربابينيماز وMBL في نفس السلالة .تؤكد هذه النتائج أن مياه الري والتربة الزراعية في الجزائر تمثل خزانات بيئية مهمة لبكتيريا المعوية المقاومة للمضادات الحيوية، بما في ذلك السالالت متعددة المقاومة وذات الاهمية السريرية العالية، مما يشكل تهديدا ً متزايدا ً للصحة العامة. وتبرز هذه المعطيات الحاجة الملحة إلى تعزيز برامج الرصد والمراقبة المتكاملة وفق مقاربة الصحة الواحدة (One Health) للحد من انتشار مقاومة المضادات الحيوية عبر السلسلة البيئية والغذائية ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Cette étude a évalué la prévalence et les profils de résistance aux antibiotiques des Enterobacteriaceae isolées d'eaux d'irrigation (n=61) et de sols agricoles (n=61) dans la wilaya de Souk-Ahras, au nord-est de l'Algérie. Les méthodes comprenaient un enrichissement sélectif, une culture sur milieux chromogènes, une identification par VITEK® 2 et des tests de sensibilité aux antimicrobiens. Le taux d'isolement global était de 42,62%, permettant d'obtenir 29 isolats d'Enterobacteriaceae, principalement Klebsiella pneumoniae (51,72%) et Escherichia coli (31,03%). Les taux de résistance ont été observés : Ampicillin (100%), amoxicilline-acide clavulanique (82,76%), ciprofloxacine (79,31%) et imipénème (51,7%). La production de BLSE a été confirmée dans 34,48% des isolats, la production de carbapénémase dans 60%, et les métallo-β-lactamases (MBL) dans 46,66%. La multirésistance (MDR) a été détectée dans 55,2% des isolats, sans différence significative entre l'eau et le sol (p>0,05). Une co- expression de BLSE, carbapénémase et MBL dans des souches uniques a été observée. Ces résultats confirment que les eaux d'irrigation et les sols agricoles en Algérie constituent des réservoirs actifs d'Enterobacteriaceae hautement résistantes, représentant une menace sérieuse pour la santé publique et soulignant l'urgence de stratégies de surveillance intégrée dans une approche (One Health).