Multiple antibiotic resistance of Enterococcus spp. in waters and sediments of Barceloneta–Manatí, Puerto Rico

Abstract

Recently the number of antibiotic-resistant bacteria in the environment has increased, creating a worldwide human health problem. Antibiotic resistance of Enterococcus spp. in coastal areas of Mayagüez, Guayanilla, Guánica, and Barceloneta, Puerto Rico was studied. The results indicated that Barceloneta was the area with highest numbers of antibiotic resistant microorganisms, so a detailed study of this area was undertaken. Samples were taken from Barceloneta-Manatí area from river, estuarine, and coastal waters, and from sediments. The samples were evaluated for the ability of Enterococcus species to resist penicillin, tetracycline, and vancomycin antibiotics. The results showed that during the dry period, the highest percentage of Enterococcus species were resistant to both penicillin and tetracycline. These results can be linked with the uses of these antibiotics in cattle for prophylaxis and treatment of infections in the dairy industry found in this area. Although the coastal area has the lowest numbers of Enterococcus that are multiple antibiotic resistance (MAR), it has the highest diversity of species. The distribution of species in Barceloneta zone indicated the predominance of E. faecalis, E. hirae, and E. seriolicida. E. faecalis was also the species with highest antibiotic resistance followed by E. hirae, E. durans, and E. faecium. The change in the population of Barceloneta coastal sediments after treatment of samples with antibiotics was evaluated with the terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP). A decline in the microbial community of Barceloneta-Manatí sediments was observed in the samples exposed to antibiotics. Libraries of 16S rRNA were constructed to characterize multiple antibiotic resistant strains. In Barceloneta samples treated with multiple antibiotics, Proteobacteria dominates, which indicated resistance to multiple antibiotics. The resistance of Proteobacteria to multiple antibiotics and survival of multiple antibiotic-resistant Enterococcus in the coastal environment of Barceloneta may indicate that transfer of antibiotic resistance is possible from terrestrial to marine microorganisms.

Recientemente, el número de bacterias resistentes a antibióticos en el ambiente ha aumentado, creando un problema en la salud humana a nivel mundial. La resistencia de Enterococcus a antibióticos fue estudiada en áreas costeras de Mayagüez, Guayanilla, Guánica y Barceloneta. Los resultados indicaron que Barceloneta fue el área con mayor número de organismos resistentes a antibióticos. Estudios detallados de esta área fueron realizados. Muestras de agua y sedimentos del río, estuario y la zona costera fueron tomados del área de Barceloneta-Manatí. Las muestras fueron evaluadas respecto a la habilidad de las especies de Enterococcus a resistir los antibióticos de penicilina, tetraciclina y vancomicina. Los resultados mostraron que durante el período de sequía un alto porcentaje de Enterococcus fueron resistentes a la penicilina y tetraciclina. Los resultados podrían estar correlacionados con el uso de antibióticos por la industria lechera de esta área, usados en el ganado para propósitos de profilaxis y tratamiento. Aunque en el área costera se obtuvo el menor número de organismos resistentes a antibióticos múltiples, esta área fue la que presentó mayor diversidad de especies. La distribución de especies en la zona de Barceloneta indicó la predominancia de E. faecalis, E. hirae y E. seriolicida. Enterococcus faecalis fue la especie con mayor resistencia a antibióticos seguidos por E. hirae, E. durans y E. faecium. Los cambios de las poblaciones resistentes a antibióticos en los sedimentos costeros de Barceloneta fueron evaluados con la técnica de polimorfismo de longitud del fragmento terminal por restricción (T-RFLP). Disminución en las comunidades microbianas en los sedimentos de Barceloneta-Manatí fue observada en las muestras expuestas a antibióticos. Una genoteca del 16S rRNA fue construida para caracterizar cepas resistentes a antibióticos múltiples. En Barceloneta las muestras tratadas con antibióticos múltiples presentan dominancia de Proteobacteria, indicando resistencia a antibióticos múltiples. La resistencia de Proteobacteria a antibióticos múltiples y sobrevivencia de Enterococcus a múltiples antibióticos en ambientes costeros de Barceloneta podrían indicar que la transferencia de resistencia a antibióticos puede ser posible de microorganismos terrestres a microorganismos marinos.