การกระจายของยีนดื้อยาปฏิชีวนะจากการเลี้ยงปลานิลในกระชัง คลองท่าสาร-บางปลา ปี 2561 | Dissemination of antibiotic resistance genes in a Nile Tilapia cage culture, 2017
Main Article Content
Abstract
Antibiotic resistance is one of the world most threatening health problems. It results from unnecessary and inappropriate use of antibiotics, which to a greater part is caused by excessive amounts of antibiotics being used in husbandry, mostly for preventive measures. The effects of antibiotics on bacterial resistances in the environment is a matter of increasing concern and is largely unknown. In addition, little information is available about how the use of antibiotics in farming systems can be managed in a manner that has negligible effects on the natural microbiome of the environment. In this study, we established the dynamics of antibiotic resistance in a caging fish farm in the Taasan-Bangpla canal, Kamphaeng Saen, in January 2018. Water samples were collected in the fishing-cage, as well as at upstream and downstream sites, for a comparison of the occurrence of antibiotic resistance genes through metagenome analysis. The results demonstrated that the antibiotic resistance genes in the downstream sample were different and occurred at lower frequency than those in the fish cage, suggesting that the fish farming did not spread any sources of antibiotic resistance to the surface of the canal. Our observations were explained by the high-water flow in the canal, 36.47 x 106 m3/month, during the period of our study and/or the absence of active antibiotics residues downstream. Future studies will require additional analyses under various conditions and different periods in the year.
บทคัดย่อ
แบคทีเรียดื้อยาปฏิชีวนะเป็นปัญหาในระดับโลก สาเหตุการเพิ่มขึ้นมีความสัมพันธ์กับปริมาณยาปฏิชีวนะที่ถูกใช้ดังนั้นจึงมีมาตรการลดการใช้ยาปฏิชีวนะโดยไม่จำเป็นและไม่ถูกต้อง โดยเฉพาะในปศุสัตว์ที่ใช้ยาปฏิชีวนะจำนวนมากในการป้องกัน อย่างไรก็ตามไม่มีข้อยืนยันชัดเจนว่าการใช้ในปริมาณเท่าใดและใช้อย่างไรจึงไม่ก่อให้เกิดปัญหาการเพิ่มขึ้นและแพร่กระจายเชื้อดื้อยาในสิ่งแวดล้อม ดังนั้นในการศึกษาเชิงประเมินนี้เราต้องการทราบว่าการเลี้ยงปลาในกระชังตามวิธีทั่วไปของเกษตรกรในคลองท่าสาร-บางปลา กำแพงแสน มีผลต่อการส่งเสริมและแพร่กระจายของยีนดื้อยาในคลองหรือไม่ โดยเปรียบเทียบความถี่ของยีนดื้อยาในน้ำ ณ ตำแหน่งต้นน้ำ ในกระชัง และ ท้ายกระชัง แต่ละจุดห่างกันประมาณ 800 เมตร ในเดือน มกราคม 2561 ด้วยวิธีเมตาจีโนมิกซ์ พบว่า ชนิดของยีนดื้อยาที่พบในกระชังปลา แตกต่างจากในตำแหน่งท้ายน้ำและความถี่ของยีนดื้อยาท้ายน้ำมีปริมาณต่ำมาก สันนิษฐานว่าการเลี้ยงปลาในกระชังของเกษตรกรที่ศึกษาไม่ส่งผลต่อการเพิ่มขึ้นและแพร่กระจายของยีนดื้อยาในท้ายน้ำเพราะอาจไม่มียาปฏิชีวนะตกค้างในท้ายน้ำและ/หรือระยะเวลา ที่ศึกษาเป็นช่วงที่มีการระบายน้ำลงในคลองท่าสาร-บางปลาในปริมาณสูงขึ้นคือ 36.47 ล้านลูกบาศก์เมตร/เดือน ข้อเสนอแนะจากผลการศึกษาคือ ควรมีการศึกษาเพิ่มเติมตลอดช่วงปีและวิเคราะห์ผลจากกิจกรรมที่เกิดขึ้นในตำแหน่งต่างๆ ของคลอง
Downloads
Article Details
References
Boolchandani, M., & D’Souza, A. W. (2019). Dantas GJNRG. Sequencing-based methods and resources to study antimicrobial resistance, 20, 356-370.
Caruso, G. (2016). Antibiotic resistance in fish farming environments: a global concern. Journal of FisheriesSciences. com, 10(4), 9.
Chanvatik, S., Kosiyaporn, H., Lekagul, A., Kaewkhankhaeng, W., Vongmongkol, V., Thunyahan, A., & Tangcharoensathien, V. (2019). Knowledge and use of antibiotics in Thailand: A 2017 national household survey. PloS one, 14(8), e0220990.
Crofts, T. S., Gasparrini, A. J., & Dantas, G. (2017). Next-generation approaches to understand and combat the antibiotic resistome. Nature Reviews Microbiology, 15(7), 422-434.
Fang, H., Huang, K., Yu, J., Ding, C., Wang, Z., Zhao, C., ... & Cui, Y. (2019). Metagenomic analysis of bacterial communities and antibiotic resistance genes in the Eriocheir sinensis freshwater aquaculture environment. Chemosphere, 224, 202-211.
Founou, L. L., Founou, R. C., & Essack, S. Y. (2016). Antibiotic resistance in the food chain: a developing country-perspective. Frontiers in microbiology, 7, 1881.
Gaulke, C. A., Arnold, H. K., Humphreys, I. R., Kembel, S. W., O’Dwyer, J. P., & Sharpton, T. J. (2018). Ecophylogenetics clarifies the evolutionary association between mammals and their gut microbiota. MBio, 9(5), e01348-18.
Google. (n.d.) ท่าสาร บางปลา. Retrieved October 10, 2019, from https://www.google.com/maps/search/
tanasan+blangpla+kamphaengsaen/@14.0191549,99.8085464,11z/data=!3m1
Hong, B., Ba, Y., Niu, L., Lou, F., Zhang, Z., Liu, H., ... & Zhao, Y. (2018). A comprehensive research on antibiotic resistance genes in microbiota of aquatic animals. Frontiers in microbiology, 9, 1617.
Ingthamjitr, S., Paankhao, N., Lueangtongkham, W., & Oopariktatipong, K. (2017). The Impact of Fish Cage Culture on Water Quality of Taasarn-Bangpla Canal, Nakhon Pathom Province, Thailand. Journal of Fisheries and Environment, 41(1), 37-44.
Li, H. (2013). Aligning sequence reads, clone sequences and assembly contigs with BWA-MEM. arXiv preprint arXiv:1303.3997.
Li, H., Handsaker, B., Wysoker, A., Fennell, T., Ruan, J., Homer, N., ... & Durbin, R. (2009). The sequence alignment/map format and SAMtools. Bioinformatics, 25(16), 2078-2079.
Liu, L., Su, J. Q., Guo, Y., Wilkinson, D. M., Liu, Z., Zhu, Y. G., & Yang, J. (2018). Large-scale biogeographical patterns of bacterial antibiotic resistome in the waterbodies of China. Environment international, 117, 292-299.
Lou, J., Liu, M., Gu, J., Liu, Q., Zhao, L., Ma, Y., & Wei, D. (2019). Metagenomic sequencing reveals microbial gene catalogue of phosphinothricin-utilized soils in South China. Gene, 711, 143942.
Jiang, H., Zhou, R., Zhang, M., Cheng, Z., Li, J., Zhang, G., ... & Yang, Y. (2018). Exploring the differences of antibiotic resistance genes profiles between river surface water and sediments using metagenomic approach. Ecotoxicology and environmental safety, 161, 64-69.
Magoč, T., & Salzberg, S. L. (2011). FLASH: fast length adjustment of short reads to improve genome assemblies. Bioinformatics, 27(21), 2957-2963.
Ministry of Public Health, Thailand. (2017). National Strategic Plan on Resistance 2017-2021 Thailand. At a glance. Retrieved October 12, 2019, from http://www.fda.moph.go.th/sites/drug/Shared%20Documents/ANTIMICROBIALRESISTANCE/05.pdf
Miranda, C. D., Godoy, F. A., & Lee, M. R. (2018). Current status of the use of antibiotics and the antimicrobial resistance in the Chilean salmon farms. Front Microbiol, 9, 1284.
Muziasari, W. I., Pitkänen, L. K., Sørum, H., Stedtfeld, R. D., Tiedje, J. M., & Virta, M. (2017). The resistome of farmed fish feces contributes to the enrichment of antibiotic resistance genes in sediments below Baltic Sea fish farms. Frontiers in microbiology, 7, 2137.
Nielsen, H. B., Almeida, M., Juncker, A. S., Rasmussen, S., Li, J., Sunagawa, S., ... & Ehrlich, S. D. (2014). Identification and assembly of genomes and genetic elements in complex metagenomic samples without using reference genomes. Nature biotechnology, 32(8), 822-828.
Oloso, N. O., Fagbo, S., Garbati, M., Olonitola, S. O., Awosanya, E. J., Aworh, M. K., ... & Fasina, F. O. (2018). Antimicrobial resistance in food animals and the environment in Nigeria: A review. International journal of environmental research and public health, 15(6), 1284.
Xiao, X., Wu, Z. C., & Chou, K. C. (2011). A multi-label classifier for predicting the subcellular localization of gram-negative bacterial proteins with both single and multiple sites. PloS one, 6(6), e20592.
Santos, L., & Ramos, F. (2018). Antimicrobial resistance in aquaculture: current knowledge and alternatives to tackle the problem. International Journal of Antimicrobial Agents, 52(2), 135-143.
Schmieder, R., & Edwards, R. (2012). Insights into antibiotic resistance through metagenomic approaches. Future microbiology, 7(1), 73-89.
Shah, S. Q., Cabello, F. C., L'Abée‐Lund, T. M., Tomova, A., Godfrey, H. P., Buschmann, A. H., & Sørum, H. (2014). Antimicrobial resistance and antimicrobial resistance genes in marine bacteria from salmon aquaculture and non‐aquaculture sites. Environmental microbiology, 16(5), 1310-1320.
Sumpradit, N., Wongkongkathep, S., Poonpolsup, S., Janejai, N., Paveenkittiporn, W., Boonyarit, P., & Tangcharoensathien, V. (2017). New chapter in tackling antimicrobial resistance in Thailand. bmj, 358.
Vivas, R., Barbosa, A. A. T., Dolabela, S. S., & Jain, S. (2019). Multidrug-resistant bacteria and alternative methods to control them: an overview. Microbial Drug Resistance, 25(6), 890-908.
Wang, J. H., Lu, J., Zhang, Y. X., Wu, J., Luo, Y., & Liu, H. (2018). Metagenomic analysis of antibiotic resistance genes in coastal industrial mariculture systems. Bioresource Technology, 253, 235-243.
World economic forum. (2018). The global risks report: antibiotic resistance. Retrieved October 14, 2019, from http://reports.weforum.org/global-risks-2018/anti-microbial-resistance/
Xiong, W., Sun, Y., & Zeng, Z. (2018). Antimicrobial use and antimicrobial resistance in food animals. Environmental Science and Pollution Research, 25(19), 18377-18384.
Yang, Y., Song, W., Lin, H., Wang, W., Du, L., & Xing, W. (2018). Antibiotics and antibiotic resistance genes in global lakes: a review and meta-analysis. Environment international, 116, 60-73.
Zankari, E., Hasman, H., Cosentino, S., Vestergaard, M., Rasmussen, S., Lund, O., ... & Larsen, M. V. (2012). Identification of acquired antimicrobial resistance genes. Journal of antimicrobial chemotherapy, 67(11), 2640-2644.