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Resistencia a los Antimicrobianos en
Rodeos Lecheros
Pamela Ruegg, DVM, MPVM University of Wisconsin-Madison
Algunos Conceptos Breves• Antibiótico
– Sustancia de origen microbiano activa contra otros microbios
• Antimicrobiano– Cualquier sustancia que
mata microbios• Mecanismo de Acción
– Interfieren con procesos bacterianos específicos necesarios para el crecimiento o división celular
• Bactericida– Mata bacterias
• Bacteriostático– Inhibe crecimiento bacteriano– Compuestos pueden ser
• ..static a la MIC • ..cidal a alta concentración
– MBC
• Si MIC & MBC son parecidos – Bactericida
• Si MIC & MBC son muy diferentes– Bacteriostático
Controversias en el Uso de Antimicrobianos
• El uso de antimicrobianos en animales de producción es controvertido
• Dos mecanismos potenciales pueden afectar la salud humana– Incrementando el riesgo de
residuos• Mecanismos reguladores se
encargan de esto– Influenciando la generación o
selección de patógenos alimenticios resistentes
Antes de la Selección
Immediatamente Post Tratamiento
Población Final
ObjetivoRevisar la relación entre el uso de antimicrobianos
y la resistencia a los antimicrobianosenfocados en el tratamiento de mastitis
Conceptos de Resistencia • Resistencia Natural
(intrínseca)– Bacterias Gram neg. que
son impermeables al antibiótico
• Resistencia Clínica– Falla en alcanzar una
concentración inhibitoria al punto de la infección
• Resistencia Microbiológica– Natural (intrínseca)– Adquirida
• Resistencia adquirida– Bacterias previamente
susceptibles se vuelven resistentes
G+G-
Photos from J D Hendrix; w3.science.kennesaw.edu
Chequeo de Susceptibilidad en Medicina Veterinaria
• Dos Métodos básicos usados comúnmente– Difusión en disco Agar
• KBDD– Microdilución en caldo
• Todos los tests de susceptibilidad miden la habilidad del antibiótico para inhibir el crecimiento bacteriano in vitro
Difusión en Disco Kirby-Bauer• El organismo es aislado por
crecimiento en un medio primario
• Un inóculo estandarizado es aplicado en un agar Mueller-Hinton
• El aislamiento es clasificado como susceptible, intermedio o resistente– Basado en standards
desarrollados por el Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI or NCCLS)
Microdilución en Caldo• El organismo es aislado por
crecimiento en un medio primario
• EL inóculo estandarizado es colocado en una serie de diluciones del antimicrobiano
• Incubación por 16-20 horas• Sistemas automatizados son
mas comunes– Senstitre (TREK)
• Realizado usualmente utilizando paneles estandarizados
Interpretacion de la Microdilución en Caldo
• Usa los Standards CLSI• Alícuotas de 50 μL
contienen 105 ufc/mL• Receptáculos con doble
concentración de antimicrobianos
• Concentración Inhibitoria Mínima (CIM)– Concentración mas baja
que inhibe completamente el crecimiento bacteriano
R
R
R
R
R
S
S
Que Significa Susceptible?• Susceptible
– …”existe una alta probabilidad de un resultado clínicofavorable cuando la droga se administra a la dosis indicada en el prospecto, debido a parámetros farmacodinámicos adecuados relacionados con el MIC para el organismo causal
• Intermedio– Un antibiótico que se puede utilizar a altas dosis o que se
concentra en el lugar de la infección• Resistente
– Implica que no habrá una respuesta clínica favorable porque las concentraciones sistémicas del compuesto serán menores que el MIC del agente causal cuando se usan dosis normales
– O se refiere a mecanismos de resistencia microbianos específicos
• β-lactamasas
Origen de los criterios de interpretaciónCLSI M31-A2
Origen del Criterio Bovinos Mastitis Bovina
A. Criterios EspecíficosVeterinarios
Ceftiofur, Enrofloxacin, Florfenicol, Spectinomycin, Tilmicosin
Penicillin-novobiocin, Pirlimycin, Ceftiofur
B. Criterios humanos Interpretativos
Amoxicillin, Ampicillin, Erythromycin, PenicillinSulfonamides; Tetracycline
Ampiciliin; Cephalothin; Cloxacillin’Erythromycin; Penicillin; Tetracycline
C. Aprobados por el FDA pero sin criterios aprobados
Neomycin; Streptomycin; Tylosin, Virginiamycin
Novobiocin
D. Fuera de prospecto; criterios no aprobados```
Amikacin, Gentamycin, TMS
Ninguno
UsoUso de de AntimicrobianosAntimicrobianos en en TambosTambosTreatment practices & quantification of antimicrobial drug usageTreatment practices & quantification of antimicrobial drug usage in in
conventional and organic dairy farms in Wisconsin, conventional and organic dairy farms in Wisconsin, Pol & Ruegg, 2007, JDS 90:249Pol & Ruegg, 2007, JDS 90:249--261 261
Relationship between antimicrobial drug usage and antimicrobialRelationship between antimicrobial drug usage and antimicrobial susceptiblitysusceptiblityof Gramof Gram--positive mastitis pathogens positive mastitis pathogens
Pol and Ruegg, 2007, JDS 90:262Pol and Ruegg, 2007, JDS 90:262--273. 273.
Uso de Antimicrobianos en VacasLecheras- Mastitis Clínica -
• Razón principal para usar antimicrobianos en vacas lecheras adultas – (Mitchell et al., 1998)
• Casos tratados vía IMM y parenteral – (Zwald et al., 2004; Kirk et al., 2005)
• Cephalosporin y pirlimycin son los mas usados – (Kirk et al., 2005; Sato et al., 2005;
Sawant et al., 2005)• Tambos orgánicos no usan
antimicrobianos – (Zwald et al., 2004; Sato et al., 2005)
Uso de Antimicrobianos en Vacas Lecheras- Terapia de Secado -
• Tratamiento masivo de la vaca seca ha sido adoptado ampliamente– 92% de tambos en WI
• Rodrigues & Ruegg, 2005
• Cephapirin y Penicillin/streptomycin son las drogas mas usadas – NAHMS-Dairy 2002
La Pregunta Central??A cuantos antibióticos están expuestas
las vacas de tambo?Contribuye esta exposición al problema de resistencia?
Necesitamos cambiar nuestras practicas de tratamientos?
Objetivos
• Desarrollar – Un estimador cuantitativo
de la exposición a antimicrobianos a nivel del tambo
• Estudiar – La relación del uso de
antimicrobianos y la susceptibilidad de estos por patógenos responsables de mastitis
Martin Pol
Cuantificación del Uso de Antimicrobianos – Porque es difícil?
• Tambos chicos no tienen registros de los tratamientos y usos de los antimicrobianos
• Falta de unidades de medición Standard– Diferentes rutas
• IMM, IM, SQ, tópica– Unidades Diferentes
• mg, IU– Dosis diferentes
Treatment Records on Wisconsin Dairy Farms (n = 567)
0%20%40%60%80%
100%
Com
pute
r P
aper
Cale
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Eras
able
boar
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arm
s
<50 50 to 100 101 to 200 >200
Hoe and Ruegg, 2005, J Dairy Science
Relevamiento sobre el uso y resistencia de Antibióticos
Materiales y Métodos• Selección del rodeo
– 20 tambos orgánicos• Orgánicos Certificados 3+años
– 20 tambos convencionales• TVS Comprensivo 5+ años
– Vacas Multíparas– BTSCC > 250,000 cels/mL
• Clave de Selección: tambos que representen un rango amplio de uso de antimicrobianos
Recolección de Datos• Cuestionario
– Extenso (84 preguntas)– Individual y en el tambo
individual– Entrevista de 45 a 120 min
– Manejo– Uso de Antimicrobianos– Enfermedades
• Mastitis• Respiratorias• Metritis• Infecciones podales
• Mg o IU totales de cada compuesto utilizadas por vaca por año
Mg o IU totales de cada compuesto utilizadas por añoNúmero de vacas en ordeñe
Tomorrow = 230,400 mg = 960 mg / vaca / año240 vacas
Quartermaster (P) = 192 x 106 IU = 800,000 IU /vaca / año240 vacas
Exposición Total Anual Estimada Para Todos Los Antimicrobianos
Dosis Diaria Definida
• Dosis Diaria Definida– Dosis máxima que un animal adulto (680 kg) recibiría
siguiendo la prescripción del FDA
• Una DDD fue calculada para cada compuesto
CompuestoDosis / unidad(por tubo o mL)
Unidad / día(mL o Tubo)
DDD (mg/IU)
Cephapirin DCT 300 mg 4 tubes 1200Penicillin DCT 1 106 IU 4 tubes 4 106
Ceftiofur 50 mg 29.9 mL 1496Ampicillin 50 mg 150 mL 7500
Medida Standard de exposición a Antimicrobianos
• Número de DDD por vaca por año
Mg o IU totales de un compuesto “X” usado por vacapor año
Dosis Diaria Definida del compuesto “X”
Tomorrow = 960 mg/vaca/año = 0.8 DDD/vaca/año1200 mg
Quartermaster = 800,000 IU/vaca/dia = 0.2 DDD/vaca/año4 106 IU
Exposición a Antimicrobianos1.5 DDD/Vaca/Año para el Tratamiento de Vaca Seca
DDD por vaca por añoRodeos Media SE Min Max
IMM DCTPenicillin 18 0.62a 0.08 0.03 1.00Streptomycin 18 0.62a 0.09 0.03 1.00Cephapirin 15 0.55a 0.08 0.03 1.00Novobiocin 3 0.22 0.12 0.20 0.44Parenteral DCTPenicillin 5 0.43 0.31 0.01 1.66Tetracycline 4 0.37 0.32 0.01 1.33Tylosin 4 0.13 0.13 <0.01 0.53
Exposición a Antimicrobianos2 DDD/Vaca/Año para Mastitis Clínica
DDD por vaca por añoRodeos Media SE Min Max
IMM CMCephapirin 18 1.31a 0.57 0.03 10.34Pirlimycin 15 0.70a 0.25 0.01 3.74Amoxicillin 8 0.66a 0.28 0.15 1.97Parenteral CMPenicillin 7 0.68a 0.51 0.02 3.74Tetraycline 7 0.12a 0.05 0.02 0.40Ceftiofur 6 0.47a 0.37 0.02 2.31Ampicillin 6 0.04b 0.02 0.01 0.12
Otras EnfermedadesPatas – 0.39; Metritis – 0.32; Pneumonia – 0.14 ddd/vaca/año
DDD por vaca por añoRodeos Media SE Min Max
PatasCeftiofur 13 0.33a 0.16 0.01 2.23Tetracycline 11 0.05b 0.02 <0.01 0.19RespiratoryCeftiofur 17 0.07a 0.02 0.01 0.29Tetracycline 6 0.06a 0.03 <0.01 0.17Ampicillin 8 0.01b <0.01 <0.01 0.03
Ceftiofur 17 0.19a 0.04 0.01 0.52Penicillin 7 0.14a 0.05 0.04 0.46
Uterinos
Tetracycline 12 0.06b 0.01 0.01 0.15
Exposición a AntimicrobianosUso General
• Cada vaca fue expuestaa – 5.4 DDD de antimicrobiano
por año
• Compuestos IMM 66%• Parenteral
– 34%
• Relacionados con Mastitis– 83%
PAR CM
17%
IMM CM
38%
IMM DCT28%
IMM CM IMM DCT PAR CM
PAR DCT PAR Patas PAR RES
PAR MET
PAR
34%
Relación entre el uso de antimicrobianos y la Susceptibilidad antimicrobiana de patógenos causantes de mastitis
Recolección de Bacterias
• Muestreo– Vacas Multíparas– Muestra de cuarto
• No mas de 50 vacas por tambo
• Procedimientos de laboratorio NMC
• Determinación de valores MIC usando el Senstitre System
Materiales y Métodos
• Exposición a Antimicrobianos– DDD por vaca por año
• Todas las vías de administración y enfermedades
• Categorías de Exposición Antimicrobiana (para cada uno de 10 antimicrobianos)– Sin exposicion : Tambos que no usan antimicrobianos– Baja exposicion: Tambos que no usaban los
antimicrobianos seleccionados o los usaban muy, muy poco
– Alta exposicion: Tambos que usaban los antimicrobianos seleccionados
Uso de Antimicrobianos
0
0.5
1
1.5
2
Sulfo
namide
Ceph
apirin
Ceftio
furPe
nicillin
Pirlim
ycin
Ampic
illinTe
tracy
cline
DD
D c
ow y
r
IMM PAR
HERDS 7 20 20 20 15 14 17
Inhibición a la mas baja concentración testeadaStaph aureus (n = 52 conv. & 85 organic)
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
Amp Ceft. Ceph. Ery. Oxa. Pen. Pen/Nov Pirl. SDM Tet
Conventional Organic
8X masprobablede ser
resistente
6X masprobablede ser
resistente
CIM Basada en Exposición a Antimicrobianos
• No diferencia en susceptibilidad para:
• S. aureus :– Ampicillin– Ceftiofur– Cephalotin– Erythromycin– Oxacillin– Penicillin/novobiocin– Sulphadimetoxine– Tetracycline
• CNS:– Ceftiofur– Cephalotin– Oxacillin– Penicillin/novobiocin– Sulphadimetoxine
• Strep. spp.– Ampicillin– Ceftiofur– Cephalotin– Erythromycin– Oxacillin– Penicillin– Penicillin/novobiocin– Sulphadimetoxine
Mayor Uso de Penicillina Y Pirlimicina fueAsociado con Mayor CIM para S. aureus
• Pencilina– Media MIC (μg/mL)
• Sin exposicion: 0.12• Baja exposicion : 0.15• Alta exposicion: 0.16
• Pilimicina– Media MIC (μg/mL)
• Sin exposicion: 0.54• Baja exposicion: 0.63• Alta exposicion: 0.74
ORG : 0.0 DDD
CON-L: 0.26 Pen & 0.05 Pi DDD
CON-H: 1.32 Pen & 0.94 Pi DDD
Pro
port
ion
of
Surv
ivor
s
0.1 0.2 0.5 1
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0Antimicrobial Concentration
0.5 1 2 8
Mayor Uso de Ampicilina, Penicilina, Pirlimicina Y tetraciclina fue Asociado con Mayor CIM para CNS
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
Pro
port
ion
of
Surv
ivor
s
C:1
Antimicrobial Concentration
ORG : 0.0 DDD
CON-L: < 0.01 DDD
CON-H: 0.58 DDD
• Media MIC Ampicilina– Sin exposicion : 0.13 (μg/mL)– Baja exposicion : 0.16– Alta exposicion : 0.36
• Media MIC Penicilina– Sin exposicion : 0.14– Baja exposicion : 0.18– Alta exposicion : 0.56
• Media MIC Pilimicina– Sin exposicion 0.54– Baja exposicion : 1.18– Alta exposicion : 1.39
• Media MIC Tet– Sin exposicion : 1.20– Baja exposicion : 1.85– Alta exposicion : 2.07
Ampilcina
Resumen y Conclusiones• La mayoría de las vacas lecheras esta expuesta a
antibióticos y la mayoría de esta exposición se debe a mastitis
• La mayoría de los aislamientos fueron inhibidos a la concentración mas baja de la mayoría de los antimicrobianos
• En general, la mayoría de los patógenos fueron susceptibles a los antimicrobianos estudiados
• MIC50, MIC90, y la proporción de los aislamientos susceptibles no fueron útiles para el estudio de la distribución del MIC
• Existe claramente algo de selección para la aparición de resistencia – Macrolide & lincosomides parecen ser los mas afectados
Resumen y Conclusiones
• El análisis estadístico mostró un incremento en el CIM para:– Todos los patógenos en base a la exposición a pirlimicina– CNS y S. aureus en base a la exposición a penicilina – CNS y Strep. spp. en base a la exposición a tetracycline
• Un efecto dosis-respuesta fue observado entre exposición y CIM para las diferentes combinaciones antimicrobiano-patógeno
• Exposición a la cephapirin no resultó en diferencias a la susceptibilidad antimicrobiana
Que Significa Esto Para el Veterinariodel Tambo?
• Incrementos en la exposición a antimicrobianos va a seleccionar poblaciones resistentes
• Algunas clases de drogas son mas importantes para la salud humana – fluoroquinolonas
• Algunas clases de drogas adquieren y promueven resistencia mas fácilmente
• Uso Terapéutico (dosis altas y duración apropiada) tienen menor riesgo que bajas dosis por tiempo prolongado
• La profesión veterinaria tiene la responsabilidad de: – Educación a los clientes acerca del uso apropiado de las
drogas– Saber que la formulación de compuestos prohibidos es
totalmente inapropiado
Nuestro Equipo de Investigación
• Carol Hulland• Fernanda Hoe• Ana Carolina Rodrigues• Talita Amaral• Jose Pantoja• Katie Hohmann• Connie Cordoba• Extensionistas
– Tina Kohlman; Irv Possin; Ken Bolton; Lee Milligan; Vance Haugen; Zen Miller
• Las Familias Tamberasque Participaron