Comparison of genotypes of extended-spectrum betalactamases producing Escherichia coli from human and environmental samples

Marič, Leon (avtor), Janežič, Sandra (mentor), Rupnik, Maja (komentor)

Extended-spectrum betalactamase (ESBL)-producing Escherichia coli is recognized by the World Health Organization as one of the main priorities for the surveillance of antibiotic-resistant bacteria. Its occurrence has been well studied in human and animal reservoirs, while environmental reservoirs remain less explored. The aim of this study was to compare the genotypes of ESBL-producing E. coli between human and environmental reservoirs across three Slovenian statistical regions. Over one-year period, we collected 561 human and 564 environmental isolates. Environmental samples were obtained from water and sediment of various aquatic environments, including rivers, tributaries, lakes, gravel pits, pond, and wastewater treatment plants influents. Whole-genome sequencing was performed, and multilocus sequence typing (MLST) was used to assign sequence types at the level of housekeeping genes, while the core genome MLST (cgMLST) assessed clonality based on shared genes in core genome. In total, 196 sequence types were identified, of which 24% (representing 77% of all isolates) were present in both reservoirs. Among human isolates, ST131 (45%) and phylogroup B2 (61%) predominated, whereas sequence types among environmental isolates were more diverse and evenly distributed, encompassing phylogroups A (27%), B2 (24%), D (20%) and B1 (20%). Several clonal groups (21%) were identified, comprising isolates from human and/or environmental sources across one or more regions. Most isolates carried ESBL genes on plasmids, with blaCTX-M-15 predominating. In addition, multiple ESBL-associated plasmid replicon types (38%) were present in both human and environmental reservoirs. These results indicate a significant link between human and environmental reservoirs, with both clonal spread and plasmid-mediated transfer contributing to the dissemination of ESBL-producing E. coli.

• Jezik: Angleški jezik
• Ključne besede: E. coli, AMR, One health, environment, epidemiology
• Vrsta gradiva: Doktorsko delo/naloga
• Tipologija: 2.08 - Doktorska disertacija
• Organizacija: BF - Biotehniška fakulteta
• Založnik: [L. Marič]
• Leto izida: 2026
• PID: 20.500.12556/RUL-183991
• UDK: 579.25:579.842.1/.2:577.2
• COBISS.SI-ID: 282895107
• Datum objave v RUL: 23.06.2026
• Zbirka: To gradivo je zbirka in zajema 1 gradivo.

Sekundarni jezik

• Jezik: Slovenski jezik
• Naslov: Primerjava genotipov bakterije Escherichia coli z betalaktamazami z razširjenim spektrom delovanja iz človeških in okoljskih vzorcev

Izvleček

Bakterija Escherichia coli z betalaktamazami z razširjenim spektrom delovanja (angl. extended-spectrum betalactamases, ESBL), je s strani Svetovne zdravstvene organizacije prepoznana kot ena izmed glavnih prioritet pri spremljanju proti antibiotikom odpornih bakterij. Njena prisotnost je dobro raziskana v človeškem in živalskem rezervoarju, medtem ko je okoljski rezervoar slabše raziskan. Namen te raziskave je bil primerjati genotipe bakterije E. coli z ESBL med človeškim in okoljskim rezervoarjem v treh slovenskih statističnih regijah. V obdobju enega leta smo zbrali 561 človeških in 564 okoljskih izolatov. Okoljske vzorce smo pridobili iz vode in sedimenta različnih vodnih virov, vključno z rekami, pritoki, jezeri, gramoznicami, ribnikom ter vtoki čistilnih naprav. Na podlagi sekvenciranja celotnih genomov smo z uporabo multilokusne sekvenčne tipizacije (MLST) vsakemu izolatu določili sekvenčni tip na nivoju hišnih genov ter klonalnost na nivoju skupnih genov jedrnega genoma. Skupno smo identificirali 196 sekvenčnih tipov, pri čemer je bilo 24 % sekvenčnih tipov (ki so predstavljali 77 % vseh izolatov) prisotnih v obeh rezervoarjih. Med človeškimi izolati je izrazito prevladoval ST131 (45 %) in filogenetska skupina B2 (61 %), medtem ko so bili sekvenčni tipi okoljskih izolatov bolj raznoliki in enakomerno porazdeljeni ter so se uvrščali v filogenetske skupine A (27 %), B2 (24 %), D (20 %) in B1 (20 %). Identificirali smo več klonalnih skupin (21 %), ki so vključevale človeške in/ali okoljske izolate iz ene ali več regij. Večina izolatov je kodirala zapis za gen ESBL na plazmidih, med katerimi je izrazito prevladoval gen blaCTX-M-15. Poleg tega smo identificirali več plazmidnih replikonskih tipov z ESBL (38 %), ki so bili prisotni v obeh rezervoarjih. Rezultati kažejo na pomembno povezanost med človeškim in okoljskim rezervoarjem, pri čemer k širjenju odpornosti bakterije E. coli z ESBL pomembno prispevata tako klonalno širjenje kot tudi prenos plazmidov.

• Ključne besede: E. coli, odpornost proti antibiotikom, Eno zdravje, okolje, epidemiologija