Investigation on thermophilic Campylobacter spp. in commercial poultry farms in Northern Italy

Campylobacteriosis, a human infection caused by thermophilic Campylobacter spp. (particularly C. jejuni and C. coli), is the most commonly reported zoonosis in the European Union and one of the main bacterial causes of human gastroenteritis worldwide. Domestic poultry are the main reservoir of these microorganisms and harbour them without clinical manifestations. Handling and consumption of contaminated poultry meat has been reported as main source of human infection. Although campylobacteriosis is generally a self-limiting illness, severe cases require antimicrobial treatment, with macrolides and fluoroquinolones used as first-line therapy, while tetracyclines are second-choice drugs. Nowadays resistance to these antimicrobials is increasingly observed in C. jejuni and C. coli, determining a worldwide concern for public health, since resistant strains can be easily transmitted from animals to humans via the food-chain. Despite the high number of commercial broiler and turkey farms in Northern Italy and the economic importance of this sector in the Italian animal production, few on-farm studies have been carried out to investigate on the colonization of poultry with thermophilic Campylobacter spp. in this area. Considering that, together with the remarkable public health implications of the presence of Campylobacter spp. in poultry farms, the present study was aimed at determining the occurrence, the genetic diversity and the antimicrobial resistance of thermophilic campylobacters in the two leading poultry species reared for meat production in Italy, i.e. broilers and meat turkeys. A total of 10 broiler flocks reared in 7 different farms in Veneto and Lombardy regions and 3 turkey flocks belonging to 3 farms located in Veneto region were examined for the presence of thermophilic Campylobacter spp. by collecting cloacal swabs from randomly selected birds. Broiler flocks were sampled once, while turkeys were monitored with several samplings for the whole production cycle in order to evaluate the development of the colonization over time, because it has not been deeply studied in turkeys. Campylobacter isolates were genetically characterized by flaA-SVR typing and then examined for their phenotypic antimicrobial resistance to a wide range of antimicrobial drugs by the disk diffusion method. The occurrence of class 1 and class 2 integrons was also investigated. A wide colonization by C. jejuni and C. coli was observed both in broiler flocks (7 positive out of 10) and in turkey flocks (all positive), with differences among flocks in the Campylobacter species distribution, although an overall dominance of C. jejuni was detected. Interestingly, the onset of colonization differed considerably among turkey flocks, but in all of them it persisted up to the time of slaughter. A high genetic diversity among isolates was detected both in broilers and turkeys, with most genotypes showing a flock- or farm-specificity. Most strains isolated from both avian species were resistant to a high number of antimicrobials, including those of first and second choice for human campylobacteriosis therapy. Conversely, either class 1 or class 2 integrons were not detected. However, it should be noted that differences between broilers and turkeys were detected both in genotypes colonizing them and in antimicrobial resistance, suggesting discrepancies among the two poultry species in the epidemiological dynamics of Campylobacter spp. Overall, this study provides new insights into the epidemiology of thermophilic Campylobacter spp. in commercial broilers and meat turkeys in Northern Italy and suggests that they may represent a concrete risk for the transmission of multidrug-resistant strains to humans in our country

La campilobatteriosi, un’infezione umana provocata dalle specie termofile di Campylobacter (soprattutto da C. jejuni a C. coli), è la zoonosi più frequentemente riportata nell’Unione Europea e una delle principali cause di gastroenterite batterica nell’uomo a livello mondiale. Le specie avicole domestiche sono il principale reservoir di questi microrganismi, dei quali sono carrier asintomatici, e infatti la manipolazione e il consumo di carne avicola contaminata rappresentano le principali fonti d’infezione per l’uomo. Nonostante la campilobatteriosi sia una malattia autolimitante, nei casi gravi è necessario un trattamento antimicrobico. Macrolidi e fluorochinoloni costituiscono la terapia d’elezione, seguiti dalle tetracicline come molecole di seconda scelta. Attualmente il fenomeno dell’antimicrobico-resistenza è sempre più comune in C. jejuni e in C. coli, e in tutto il mondo rappresenta motivo di grande preoccupazione per la sanità pubblica, poiché ceppi antimicrobico-resistenti possono essere trasferiti dagli animali all’uomo attraverso gli alimenti. Nonostante l’elevata concentrazione di allevamenti intensivi di polli e tacchini da carne nel Nord Italia e l’importanza economica di questo settore nel comparto delle produzioni animali italiane, sono poche le indagini svolte negli allevamenti di quest’area geografica per valutare la presenza di Campylobacter termofili a livello di produzione primaria. Alla luce di questo e delle importanti implicazioni di sanità pubblica della presenza di questi microrganismi zoonotici negli allevamenti avicoli, questo studio è stato intrapreso allo scopo di valutare la presenza, la diversità genetica e l’antimicrobico-resistenza di Campylobacter termofili nelle due specie avicole da carne maggiormente allevate in Italia: polli broiler e tacchini. In totale sono stati esaminati 10 gruppi di broiler di 7 diversi allevamenti di Veneto e Lombardia, e 3 gruppi di tacchini di 3 allevamenti veneti. In ciascun gruppo di animali sono stati eseguiti tamponi cloacali a soggetti scelti causalmente. In ciascun gruppo di broiler è stato eseguito un campionamento, mentre nei tacchini sono stati svolti numerosi campionamenti per valutare l’andamento della colonizzazione durante tutto il ciclo produttivo, aspetto poco studiato in questa specie avicola. I Campylobacter isolati sono stati caratterizzati geneticamente mediante flaA-SVR typing e quindi sottoposti ad antibiogramma secondo il metodo della diffusione in agar per valutarne la sensibilità a più antimicrobici. Inoltre è stata valutata la presenza di integroni di classe 1 e 2. È stata rilevata una notevole diffusione di C. jejuni e C. coli sia nei broiler (7 gruppi positivi su 10), sia nei tacchini (positività di tutti e 3 i gruppi), con differenze tra i gruppi nella distribuzione delle due specie termofile e una complessiva predominanza di C. jejuni. Nei gruppi di tacchini la positivizzazione è avvenuta in tempi molto diversi, ma in tutti è persistita fino al termine del ciclo produttivo. É stata riscontrata una notevole diversità genetica nei ceppi isolati sia dai broiler, sia dai tacchini e la maggior parte dei genotipi era esclusiva di un gruppo di animali o di un allevamento. Inoltre, la maggioranza dei ceppi isolati da entrambe le specie avicole era resistente a molti antimicrobici, compresi quelli di prima e seconda scelta nella terapia della campilobatteriosi. Al contrario, non sono stati riscontrati integroni né di classe 1 né di classe 2. É importante notare che sono state riscontrate differenze tra broiler e tacchini sia relativamente ai genotipi dai quali erano colonizzati, sia nell’antimicrobico-resistenza, riscontri che suggeriscono il sussistere di differenze tra le popolazioni di Campylobacter che colonizzano l’una e l’altra specie avicola. Nel complesso, questo studio apporta nuovi elementi sull’epidemiologia di Campylobacter spp. in polli e tacchini da carne del Nord Italia, che possono rappresentare un rischio concreto per la trasmissione di ceppi multi-resistenti all’uomo