Molecular identification of Streptococcus sp. and antibiotic resistance genes present in Tilapia farms (Oreochromis niloticus) from the Northern Pacific region, Costa Rica

Abstract

Streptococcosis is a bacterial disease in tilapia that produces economic losses, caused mainly by Streptococcus agalactiae and S. iniae. It is treated using oxytetracycline and florfenicol, which when inappropriately used promotes the selection of antibiotic resis tance genes (ARGs). The disease has been mainly associated with stress events such as variations in temperature. The aims of the present study were (1) to detect by molecular methods two species of Streptococcus sp. in a tilapia farm, (2) to relate their presence to physicochemical parameters in the culture system, and (3) to detect the presence of ARGs in tilapia tissues and/or ponds. Tilapia grow-out ponds (n = 30) were sampled, collecting 15 individuals per pond. The physicochemical parameters of water were measured in each pond. Per pond, organs such as the liver, spleen, brain, and eyes were collected from each individual. Then, each organ type was pooled with the respective organ of the other individuals, processed for DNA extraction, and used for PCR analyses to determine the presence of S. agalactiae and S. iniae and for the detection of ARGs (tetM, tetO, fexA, and ermB). The correlations between the presence of S. agalactiae and water physico chemical parameters were determined. Sixty percent of the ponds and 46% of the organ pools were positive for S. agalactiae, whereas S. iniae was not detected. The positive samples showed the following resistance genes: tet(O) (29.1%), tet(M) (12.7%), and erm(B) (1.8%). A moderate but significant positive correlation was found between temperature and the presence of S. agalactiae. This work reported the molecular detection of two species of Streptococcus and ARGs, providing information that allows fast and effective control of these pathogens in tilapia farming. In addition, a future complemen tary study on Streptococcus sp. serotype distribution and antibiotic resistance genes from tilapia cultured in Costa Rica could also contribute to increase the knowledge of S. agalactiae infections in tilapia farming worldwide.

La estreptococosis es una enfermedad bacteriana en la tilapia que produce pérdidas económicas, causadas principalmente por Streptococcus agalactiae y S. iniae. Se trata con oxitetraciclina y florfenicol, que cuando se utiliza de forma inapropiada promueve la selección de genes de resistencia a los antibióticos (ARG). La enfermedad se ha asociado principalmente con eventos de estrés como variaciones de temperatura. Los objetivos del presente estudio fueron (1) detectar por molecular métodos dos especies de Streptococcus sp. en una granja de tilapia, (2) relacionar su presencia con parámetros fisicoquímicos en el sistema de cultivo, y (3) detectar la presencia de ARG en tejidos de tilapia y/o estanques. Se tomaron muestras de estanques de engorde de tilapia (n = 30), recolectando 15 individuos por estanque. Los parámetros fisicoquímicos del agua se midieron en cada estanque. Por estanque, se recolectaron órganos como el hígado, el bazo, el cerebro y los ojos de cada individuo. Luego, cada tipo de órgano se combinó con el órgano respectivo del otro. individuos, procesados ​​para la extracción de ADN y utilizados para análisis de PCR para determinar la presencia de S. agalactiae y S. iniae y para la detección de ARG (tetM, tetO, fexA, y ermB). Se determinaron las correlaciones entre la presencia de S. agalactiae y los parámetros físico-químicos del agua. El sesenta por ciento de los estanques y el 46% del órgano. Los grupos fueron positivos para S. agalactiae, mientras que no se detectó S. iniae. Lo positivo Las muestras mostraron los siguientes genes de resistencia: tet(O) (29,1%), tet(M) (12,7%) y em(B) (1,8%). Se encontró una correlación positiva moderada pero significativa entre temperatura y presencia de S. agalactiae. Este trabajo reportó la detección molecular de dos especies de Streptococcus y ARGs, proporcionando información que permite una rápida y control efectivo de estos patógenos en el cultivo de tilapia. Además, un futuro estudio complementario sobre Streptococcus sp. distribución de serotipos y genes de resistencia a antibióticos de La tilapia cultivada en Costa Rica también podría contribuir a aumentar el conocimiento de Infecciones por S. agalactiae en el cultivo de tilapia en todo el mundo.