Selection of candidate probiotic bacteria from chickens with antagonism against campylobacter

การคัดเลือกแบคทีเรียที่มีคุณสมบัติในการต้านแคมไพโลแบคเตอร์จากไก่เพื่อใช้เป็นสารเสริมชีวนะ

Name: Sirawich Danwanichwong

keyword: Chickens Infections

; Campylobacter

; Campylobacter infections in poultry

Abstract: Campylobacter is one of the most common causes of bacterial foodborne disease in humans worldwide. The effect of probiotics on Campylobacter control in poultry is inconsistent or rarely observed. For this reason, research on probiotics for Campylobacter control in poultry is required. Therefore, the objective of this study was to identify lactobacilli, Bacillus or Enterococcus strains isolated from Campylobacter-negative chickens which have the ability to inhibit the growth of Campylobacter in vitro and demonstrate favorable probiotic characteristics. A total of 602 bacterial isolates from Campylobacter-negative broiler chickens were assessed for their probiotic properties including Campylobacter inhibiting activity test, hemolytic activity test, acid and bile tolerance test, antimicrobial susceptibility test, and chicken intestinal mucus adhesion test. Additionally, determination of antimicrobial resistance genes and their location on the genome by whole genome sequencing was performed on the candidate probiotic bacteria. We identified 2 Limosilactobacillus reuteri isolates (isolate i 24.1/2 and i 24.2/2) that showed good probiotic properties. These isolates demonstrated Campylobacter inhibiting activity with Campylobacter inhibition zone diameter of 16 mm (i 24.1/2) and 15 mm (i 24.2/2) in agar well diffusion assay and they were negative for hemolytic activity test. In addition, the two isolates exhibited excellent acid tolerance (91.12% and 99.58% survival rates for i 24.1/2 and i 24.2/2, respectively) and bile tolerance (99.47% and 102.95% survival rates for i 24.1/2 and i 24.2/2, respectively). Furthermore, these isolates also showed the ability to adhere to chicken intestinal mucus with 80.10% (i 24.1/2) and 70.35% (i 24.2/2) adhesion efficiency. Even though vancomycin and ampicillin resistance was found in both isolates, it presents a minimal risk for horizontal resistance genes transfer because resistance to vancomycin is considered intrinsic resistance in most lactobacilli and ampicillin resistance in L. reuteri is probably caused by point mutations in the genes encoding penicillin-binding proteins. However, both candidate probiotic isolates still harbored plasmids that carried lnuA resistance gene. Thus, these candidates were not suitable to be used as a probiotic at present. But, if the plasmid carrying the antimicrobial resistance gene is removed from the candidate probiotic bacteria, which had been accomplished in the past, these candidates could be suitable for being used as a probiotic. Furthermore, in order to develop a new probiotic product, these candidates should be further evaluated for their efficacy as probiotics by in vivo experiments in chickens.

Abstract: แคมไพโลแบคเตอร์เป็นแบคทีเรียซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดโรคอาหารเป็นพิษในมนุษย์ การศึกษาที่ผ่านมาพบว่าประสิทธิภาพในการควบคุมป้องกันการติดเชื้อแคมไพโลแบคเตอร์ในไก่ด้วยสารเสริมชีวนะ ส่วนใหญ่มักให้ผลที่ไม่แน่นอน ดังนั้นจึงมีความจำเป็นในการศึกษาเกี่ยวกับสารเสริมชีวนะที่สามารถยับยั้งหรือควบคุมการติดเชื้อแคมไพโลแบคเตอร์ในไก่ได้ การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อคัดเลือกสายพันธุ์ของเชื้อแบคทีเรียในกลุ่ม lactobacilli Bacillus หรือ Enterococcus ที่มีคุณสมบัติในการต้านเชื้อแคมไพโลแบคเตอร์และคุณสมบัติอื่นๆ ที่เหมาะสมสำหรับการนำไปใช้เป็นสารเสริมชีวนะ ในการศึกษาครั้งนี้ เชื้อแบคทีเรียที่อาจนำไปพัฒนาเป็นสารเสริมชีวนะจำนวน 602 ไอ-โซเลท เพาะแยกได้จากทางเดินอาหารของไก่ที่มีความทนทานต่อการติดเชื้อแคมไพโลแบคเตอร์ ได้ถูกนำมาทดสอบคุณสมบัติต่างๆ ในการเป็นสารเสริมชีวนะ อันได้แก่ ความสามารถในการยับยั้งเชื้อแคมไพโลแบคเตอร์ คุณสมบัติในการทำให้เม็ดเลือดแดงแตกตัว ความสามารถในการทนกรดและน้ำดี การดื้อต่อยาปฏิชีวนะ ความสามารถในการยึดเกาะกับเยื่อเมือกของระบบทางเดินอาหาร รวมไปถึงการตรวจหาการปรากฏและตำแหน่งของยีนดื้อยาในเชื้อดังกล่าวโดยใช้เทคนิค Whole genome sequencing เพื่อค้นหาเชื้อแบคทีเรียที่มีคุณสมบัติเหมาะสมที่จะนำไปพัฒนาเป็นสารเสริมชีวนะต่อไป ผลการศึกษาพบว่าเชื้อ Limosilactobacillus reuteri จำนวน 2 ไอโซเลท (i 24.1/2 และ i 24.2/2) มีคุณสมบัติในการเป็นสารเสริมชีวนะที่ดี กล่าวคือ ไอโซเลทเหล่านี้มีความสามารถในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อแคมไพโลแบคเตอร์ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางของบริเวณการยับยั้งเชื้อแคมไพโลแบคเตอร์ขนาด 16 มิลลิเมตร (i 24.1/2) และ 15 มิลลิเมตร (i 24.2/2) ใน agar well diffusion assay นอกจากนี้ เชื้อทั้ง 2 ไอโซเลทดังกล่าวยังไม่ทำให้เกิดการแตกตัวของเม็ดเลือดแดง อีกทั้งยังมีความทนทานต่อกรด (มีอัตราการอยู่รอด 91.12% และ 99.58% สำหรับไอโซเลท i 24.1/2 และ i 24.2/2 ตามลำดับ) และความทนทานต่อน้ำดี (มีอัตราการอยู่รอด 99.47% และ 102.95% สำหรับไอโซเลท i 24.1/2 และ i 24.2/2 ตามลำดับ) ยิ่งไปกว่านั้น ไอโซเลททั้งคู่ยังมีความสามารถในการยึดเกาะกับเยื่อเมือกจากระบบทางเดินอาหารของไก่ โดยมีค่าเฉลี่ยอัตราการยึดเกาะ 80.10% (i 24.1/2) และ 70.35% (i 24.2/2) นอกจากนี้ ถึงแม้ว่าเชื้อทั้ง 2 ไอ-โซเลทจะมีการตรวจพบการดื้อต่อยา vancomycin และ ampicillin แต่การดื้อต่อยาดังกล่าวในเชื้อเหล่านี้มีความเสี่ยงต่ำที่จะทำให้เกิดการถ่ายทอดยีนดื้อยาแบบ horizontal ได้ เนื่องจากการดื้อต่อยา vancomycin ในแบคทีเรียจำพวก lactobacilli ส่วนใหญ่นั้น ถือเป็นการดื้อยาตามธรรมชาติ (intrinsic resistance) และการดื้อต่อยา ampicillin ใน L. reuteri นั้น คาดว่าน่าจะเกิดจากการกลายพันธุ์เฉพาะจุด (point mutations) ของยีนที่ทำหน้าที่ในการสร้าง penicillin-binding proteins อย่างไรก็ตามเนื่องจากเชื้อทั้ง 2 ไอโซเลท มีการตรวจพบยีนดื้อยา InuA อยู่บนพลาสมิด ทำให้เชื้อเหล่านี้ยังไม่เหมาะสมที่จะนำไปใช้เป็นสารเสริมชีวนะในทันที แต่ถ้าสามารถกำจัดพลาสมิดที่มียีนดื้อยาออกจากเชื้อจุลินทรีย์ดังกล่าวได้ ซึ่งเคยประสบผลสำเร็จมาแล้วในการศึกษาก่อนหน้านี้ เชื้อทั้งสองไอโซเลทก็เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจที่จะนำไปพัฒนาเป็นสารเสริมชีวนะต่อไป ยิ่งไปกว่านั้น เชื้อเหล่านี้ควรถูกนำไปทดลองในไก่เพื่อทดสอบประสิทธิภาพต่างๆ ในการเป็นสารเสริมชีวนะที่ดี ก่อนที่จะทำการพัฒนาเป็นสารเสริมชีวนะต้นแบบในอนาคต

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Taradon Luangtongkum

Role: advisor

Created: 2021

Modified: 2024-11-14

Issued: 2024-11-14

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

DOI: 10.58837/CHULA.THE.2021.409

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Veterinary Public Health

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	6175312031.pdf	2.46 MB

ใช้เวลา

0.033191 วินาที