Salmonella gallinarum gyrA mutations associated with fluoroquinolone resistance

Salmonella enterica subsp. enterica serovar Gallinarum (S. gallinarum) is the causative organism of fowl typhoid, and an outbreak of fowl typhoid in Korea was confirmed in 1992. The aim of this study was to investigate possible changes in fluoroquinolone susceptibility among S. gallinarum isolates from 1995 to 2001, and to analyse mutations of the gyrA gene in fluoroquinolone-resistant isolates. Among 258 S. gallinarum isolates tested by the disk diffusion method, isolates from 1995 (n=18) were susceptible to all fluoroquinolones tested, whereas a number of isolates from 2001 (n=46) showed reduced susceptibility to enrofloxacin (6.5%), ciprofloxacin (10.9%), norfloxacin (52.5%) and ofloxacin (82.6%). The minimum inhibitory concentration range of enrofloxacin, ciprofloxacin, norfloxacin, ofloxacin and danofloxacin increased from ≤0.06∼0.25 μg/ml in 1995 to 2∼8 μg/ml in 2001. When amino acid changes in the gyrA were analysed by DNA sequencing, 22.5% and 14.7% among 258 isolates had a mutation at the Ser-83 and Asp-87 codons, respectively, and the prevalence of these mutants increased from 5.6% in 1995 to 89.1% in 2001. These mutants contained a change from Ser to Phe or Tyr at codon 83, or a change from Asp to Gly, Tyr or Asn at codon 87, and showed a range of minimum inhibitory concentrations of enrofloxacin from 0.5 to 8 μg/ml, ciprofloxacin from 0.25 to 4 μg/ml, norfloxacin from 2 to 32 μg/ml, ofloxacin from 0.5 to 4 μg/ml, and danofloxacin from 0.5 to 4 μg/ml. These results suggested an important association between the gyrA mutations and fluoroquinolone resistance of S. gallinarum. Résumé Mutations de gyrA de Salmonella gallinarum associées à la résistance aux fluoroquinolones Salmonella enterica subsp. enterica sérovar Gallinarum (S. gallinarum) est l'agent responsable de la typhose aviaire (FT), et un cas de FT en Corée a été confirmé en 1992. Le but de cette étude a été d'investiguer les changements possibles de sensibilité aux fluoroquinolones parmi les souches de S. gallinarum isolées de 1995 à 2001, et d'analyser les mutations du gène gyrA chez les souches résistantes aux fluoroquinolones. Parmi les 258 souches de S. gallinarum testées par la méthode de diffusion à partir d'un disque, les souches isolées en 1995 (n=18) étaient sensibles vis-à-vis de toutes les fluoroquinolones testées, alors que les souches isolées en 2001 (n=46) montraient des sensibilités réduites à l'enrofloxacine (6.5%), à la ciprofloxacine (10.9%), à la norfloxacine (52.5%), à la ofloxacine (82.6%). Les valeurs des CMI50, de l'enrofloxacine, la ciprofloxacine, la norfloxacine, la ofloxacine et la danofloxacine ont augmenté de ≤0.06 à 0.5 μg/ml en 1995 à 2 à 8 μg/ml en 2001. Les changements des acides aminés de la gyrA ont été analysés par séquençage de l'ADN et ont révélé qu'à partir des 258 souches isolées, 22.5% et 14.7% d'entre elles présentaient une mutation, respectivement aux codons de la Ser-83 et de L'Asp-87. De plus la prévalence de ces mutants a augmenté de 5.6% en 1995 à 89.1% en 2001. Ces mutants présentent un changement de la Ser en Phe ou en Tyr au codon 83, ou bien un changement de l'Asp en Gly, en Tyr ou en Asn au codon 87 et ont des variations des CMIs, pour l'enrofloxacine de 0.5 à 8 μg/ml, pour la ciprofloxacine de 0.25 à 4 μg/ml, pour la norfloxacine de 2 à 32 μg/ml, pour l'ofloxacine de 0.5 à 4 μg/ml, et pour la danofloxacine de 0.5 à 4 μg/ml. Ces résultats suggèrent une importante association entre les mutations de gyrA et de la résistance de S. gallinarum aux fluoroquinlones. Zusammenfassung Mit der Resistenz gegen Fluorquinilon asoziierte Mutationen von Salmonella gallinarum gyr A Salmonella enterica subsp. enterica Serovar Gallinarum (S. gallinarum) ist das kausative Agens des Geflügel-Typhus (FT). Im Jahr 1992 wurde ein Ausbruch von FT in Korea nachgewiesen. Ziel dieser Studie war es, bei den S. gallinarum–Isolaten aus den Jahren 1995–2001 möglichen Veränderungen hinsichtlich der Empfindlichkeit gegenüber Fluorquinolon zu untersuchen und Mutationen des gyrA-Gens in Fluorquinolon-resistenten Stämmen zu analysieren. Von 258 mittels der Plattendiffusionsmethode untersuchten S. gallinarum-Isolaten waren nur wenige Isolate aus dem Jahr 1995 (n=18) empfindlich gegenüber allen getesteten Fluorquinolonen, während einige Isolate aus dem Jahr 2001 (n=46) eine reduzierte Empfindlichkeit gegenüber Enrofloxazin (6.5 %), Ciprofloxazin (10.9 %), Norfloxazin (52.5 %) und Ofloxazin (82.6 %) aufwiesen. Das MIC50-Spektrum stieg bei Enrofloxazin, Ciprofloxazin, Norfloazin, Ofloxazin und Danofloxazin von ≤ 0.06–0.5 μg/ml im Jahr 1995 auf 2–8 μg/ml im Jahr 2001 an. Bei der Analyse der Aminosäurenänderungen im gyrA mittels DNS-Sequenzierung hatten 22.5 % der 258 Isolate eine Mutation am Ser-83 und 14.7 % am Asp-87, und die Prävalenz dieser Mutanten nahm von 5.6 % im Jahr 1995 auf 89.1 % im Jahr 2001 zu. Diese Mutanten wiesen einen Wechsel von Ser zu Phe oder Tyr am Kodon 83 oder einen Wechsel von Asp to Gly, Tyr oder Asn am Kodon 87 auf und zeigten ein MIC-Spektrum des Enrofloxazins von 0.5–8 μg/ml, des Ciprofloxazins von 0.25–4 μg/ml, des Norfloxazins von 2–32 μg/ml, des Ofloxazins von 0.5–4 μg/ml und des Danofloxazins von 0.5–4 μg/ml. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass eine wichtige Beziehung zwischen den gyrA-Mutationen und der Fluorquinolon-Resistenz von S. gallinarum besteht. Resumen Mutaciones en Salmonella gallinarum gyr A asociadas a resistencia a la fluoroquinolonas Salmonella enterica subsp. enterica serovar Gallinarum (S. gallinarum) es el microorganismo que causa el tifus aviar (FT), y un brote de FT en Corea se confirmó en 1992. El objetivo de este estudio es investigar posibles cambios en la susceptibilidad a la fluoroquinolonas entre las cepas de S. gallinarum aisladas del 1995 al 2001, y analizar mutaciones del gen gyrA en los aislados resistentes a las fluoroquinolonas. Entre los 258 aislados de S. gallinarum evaluados mediante un método de difusión de disco, un aislado de 1995 (n=18) fue susceptible a todas las fluoroquinolonas probadas, mientras que algunos de los aislados del 2001 (n=46) mostraron una susceptibilidad reducida a la enrofloxacina (6.5%), ciprofloxacina (10.9%), norfloxacina (52.5%) y ofloxacina (82.6%). El rango de MIC50s de la enrofloxacina, ciprofloxacina, norfloxacina, ofloxacina y danofloxacina incrementó de ≤0.06 a 0.5 μg/ml en 1995 a, 2 a 8 μg/ml en 2001. Cuando los cambios aminoacídicos en el gyrA fueron analizados mediante secuenciación del ADN, 22.5% y 14.7% de entre los 258 aislados presentaron mutaciones en los codones Ser-83 y Asp-87, respectivamente, y la prevalencia de estos mutantes incrementó de 5.6% en 1995 a 89.1% en el 2001. Estos mutantes contenían un cambio de Ser a Phe o Tyr en el codón 83, o un cambio de Asp a Gly, Tyr o Asn en el codón 87, y mostraron un rango de MICs de la enrofloxacina de 0.5 a 8 μg/ml, ciprofloxacina de 0.25 a 4 μg/ml, norfloxacina de 2 a 32 μg/ml, ofloxacina de 0.5 a 4 μg/ml, y danofloxacina de 0.5 a 4 μg/ml. Estos resultados sugieren que S. gallinarum presenta una importante asociación entre las mutaciones en gyrA y la resistencia a fluoroquinolonas.