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Background

Meticillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) infections remain important medical and veterinary challenges. The MRSA isolated from dogs and cats typically belong to dominant hospital-associated clones, in the UK mostly EMRSA-15 (CC22 SCCmecIV), suggesting original human-to-animal transmission. Nevertheless, little is known about host-specific genetic variation within the same S. aureus lineage.

Hypothesis/Objectives

To identify host-specific variation amongst MRSA CC22 SCCmecIV by comparing isolates from pets with those from in-contact humans using whole-genome microarray.

Methods

Six pairs of MRSA CC22 SCCmecIV from human carriers (owners and veterinary staff) and their respective infected in-contact pets were compared using a 62-strain whole-genome S. aureus microarray (SAM-62). The presence of putative host-specific genes was subsequently determined in a larger number of human (= 47) and pet isolates (= 93) by PCR screening.

Results

Variation in mobile genetic elements (MGEs) occurred frequently and appeared largely independent of host and in-contact pair. A plasmid (SAP078A) encoding heavy-metal resistance genes (arsR, arsA, cadA, cadC, mco and copB) was found in three of six human and none of six animal isolates. However, only two of four resistance genes were associated with human hosts (= 0.015 for arsA and cadA).

Conclusions and clinical importance

The variation found amongst MGEs highlights that genetic adaptation in MRSA continues. However, host-specific MGEs were not detected, which supports the hypothesis that pets may not be natural hosts of MRSA CC22 and emphasizes that rigorous hygiene measures are critical to prevent contamination and infection of dogs and cats. The host specificity of individual heavy-metal resistance genes warrants further investigation into different selection pressures in humans and animals.

Résumé

Contexte

les infections à Staphylococcus aureus résistant à la méticilline (MRSA) restent des défis médicaux et vétérinaires importants. Les MRSA isolés de chiens et chats appartiennent typiquement à des clones dominants associés aux hôpitaux, au RU, principalement EMRSA-15 (CC22 SCCmecIV), suggérant une transmission à initiale de l'homme à l'animal. Cependant, on sait peu de chose sur les variations génétiques spécifiques de l'hôte au sein d'une même lignée de S. aureus.

Hypothèses/Objectifs

Identifier la variation spécifique de l'hôte de MRSA CC22 SCCmecIV en comparant les isolats d'animaux domestiques avec ceux d'hommes en contact à l'aide de puces sur génome entier.

Méthodes

Six paires de MRSA CC22 SCCmecIV de porteurs humains (propriétaires et équipe vétérinaire) et leurs animaux en contact infectés respectifs ont été comparés à l'aide de 62 puces de génome complet de S. aureus (SAM-62). La présence de gênes spécifiques d'hôte était ensuite déterminée pour un grand nombre de souches d'homme (n = 47) et d'animaux domestiques (n = 93) par PCR.

Résultats

La variation en éléments génétiques mobiles (MGEs) s'est produite fréquemment et apparait largement indépendant de l'hôte et des paires en contact. Un plasmide (SAP078A) codant pour des gènes de résistance de métaux lourds (arsR, arsA, cadA, cadC, mco and copB) a été trouvé dans trois des six souches d'animaux. Cependant, seulement deux des quatre gènes de résistance étaient associés avec les hôtes humains (P = 0.015 pour arsA et cadA).

Conclusions et importance clinique

La variation trouvée parmi les MGEs met en évidence que l'adaptation génétique des MRSA continue. Cependant, les MDEs spécifiques de l'hôte n'ont pas été détectés ce qui supporte l'hypothèse que les animaux domestiques pourraient ne pas être les hôtes naturels de MRSA CC22 et souligne que des mesures d'hygiène rigoureuses sont essentielles pour prévenir la contamination et l'infection des chiens et chats. La spécificité d'hôte des gènes de résistance individuelle de métal lourd nécessite davantage d'études sous d'autres sélections de pression chez l'homme et l'animal.

Resumen

Introducción

las infecciones causadas por Staphylococcus aureaus resistente a meticilina (MRSA) son un reto importante en medicina humana y veterinaria. Los MRSA aislados de perros y gatos pertenecen típicamente a clones dominantes en asociación con hospitales, en el Reino Unido mayormente EMRSA-15 (CC22 SCCmecIV), lo que sugiere una transmisión inicial de humanos a animales. Sin embargo, se sabe poco acerca de las variaciones genéticas asociadas al hospedador dentro de la misma línea de S. aureus.

Hipótesis/Objetivos

identificar variaciones especificas de hospedador entre MRSA CC22 SCCmecIV mediante la comparación de aislados de mascotas con aislados de humanos en contacto utilizando una micromatriz de genoma completo.

Métodos

seis pares de MRSA CC22 SCCmecIV de portadores humanos (propietarios y personal veterinario) y sus respectivas mascotas infectadas se compararon utilizando una micromatriz del genoma completo de la cepa 62 de S. aureus (SAM-62). La presencia de genes potencialmente específicos de hospedador se determinó después en un numero mayor de asilados de humanos (n = 47) y de mascotas (n = 93) mediante investigación por PCR.

Resultados

la variación en los elementos genéticos móviles (MGEs) ocurrió con frecuencia y apareció de forma independiente de hospedador y de su pareja en contacto. Un plásmido (SAP078A) que codifica genes de resistencia a metales pesados (arsR, arsA, cadA, cadC, mco y copB) se encontró en tres de los seis aislados humanos y en ninguno de los aislados de animales. Sin embargo, tan solo dos de cuatro genes de resistencia estaban asociados a hospedadores humanos (= 0,015 para arsA y cadA).

Conclusiones e importancia clínica

las variaciones encontradas entre MGEs resalta que la adaptación genética de MRSA continua. Sin embargo, no se encontraron MGEs específicos de hospedador, lo cual apoya la hipótesis de que las mascotas pueden no ser hospedadores naturales de MRSA CC22 y resalta el hecho de que medidas rigurosas de higiene son críticas para prevenir la contaminación e infección de perros y gatos. La especificidad de hospedador de genes de resistencia a metales pesados individuales indica la necesidad de mas investigaciones en los diferentes mecanismos de selección en humanos y animales.

Zusammenfassung

Hintergrund

Methicillin-resistente Staphylokokkus aureus (MRSA) Infektionen bleiben wichtige medizinische und tierärztliche Herausforderungen. Die MRSA, die von Hunden und Katzen isoliert werden, gehören typischerweise zu dominanten Krankenhauskeimen, in den UK hauptsächlich EMRSA-15 (CC22 SCCmecIV), was auf eine ursprüngliche Mensch-Tier-Übertragung schließen lässt. Nichtsdestotrotz ist wenig bekannt über die wirtsspezifische genetische Variation innerhalb derselben S. aureus Linie.

Hypothese/Ziele

Identifizierung wirtsspezifischer Variationen zwischen MRSA CC22 SCCmecIV mittels Ganzgenom Mikroarray durch den Vergleich von Isolaten von Haustieren mit denen von Menschen, die im Kontakt waren.

Methoden

Sechs MRSA CC22 SCCmecIV Paare von humanen Trägern (BesitzerInnen und tierärztliche MitarbeiterInnen) und ihre jeweiligen infizierten Haustiere, mit denen sie Kontakt hatten, wurden mittels eines 62-Stränge Ganzgenom S. aureus Mikroarrays (SAM-62) verglichen. Das Vorkommen eines putativen wirtsspezifischen Gens wurde in der Folge in einer großen Zahl von Menschen (= 47) und in Isolaten von Haustieren mittels PCR Screening (= 93) bestimmt.

Ergebnisse

Eine Variation der mobilen genetischen Elemente (MGEs) trat häufig auf und war größtenteils unabhängig vom Wirt und dem in-Kontakt Paar. Ein Plasmid (SAP078A), welches gegen Schwermetall resistente Gene (arsR, arsA, cadA, cadC, mco and copB) kodierte, wurde in drei von sechs Isolaten von Menschen und in keinem tierischen Isolat gefunden. Es waren trotzdem nur zwei von vier Resistenzgenen mit menschlichen Wirten (= 0,015 für arsA und cadA) verknüpft.

Schlussfolgerungen und klinische Bedeutung

Die Variationen, die unter den MGEs gefunden wurden, zeigen deutlich, dass die Adaptierung bei MRSA weitergeht. Nichtsdestotrotz wurden keine wirtsspezifischen MGEs entdeckt, was die Hypothese unterstützt, dass Haustiere keine natürlichen Wirte für MRSA CC22 darstellen und die Wichtigkeit von rigorosen Hygienemaßnahmen unterstreicht, um eine Kontamination und Infektion von Hunden und Katzen zu verhindern. Die Wirtsspezifität einzelner Schwermetall Resistenzgene macht weitere Studien über den unterschiedlichen Selektionsdruck bei Mensch und Tier erforderlich.

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