Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 68-82.

Bovine mastitis, a major inflammatory disease in dairy cattle, significantly impacts milk production and
farm economics, often caused by Escherichia coli (E. coli) and Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae).
The overuse of antibiotics in dairy farming has led to antimicrobial resistance, particularly through
extended-spectrum beta-lactamase (ESBL)-producing bacteria and carbapenem-resistant strains. Of major
concern is the New Delhi Metallo-β-lactamase-1 (blaNDM-1) gene, which enables resistance to nearly all β-
lactam antibiotics. This study investigates the prevalence of ESBL- and blaNDM-1-producing E. coli and K.
pneumoniae in mastitic milk samples from Egyptian dairy farms, assessing their antibiotic resistance
profiles to inform infection control strategies. The study, conducted across four Egyptian regions from
2021 to 2023, analyzed 386 milk samples. 259 from subclinical and 127 from clinical mastitis cases. 218
E. coli and 88 K. pneumoniae isolates were collected and analyzed using culture and molecular
techniques. Microbial isolation involved culturing on MacConkey and blood agar, followed by Gram
staining and biochemical identification. ESBL-producing strains were identified using selective media and
confirmed via the double-disc synergy test, while metallo-β-lactamase (MBL) production was screened
using ceftazidime and imipenem tests. DNA extraction and PCR detected blaTEM, blaSHV, blaOXA-1, and
blaNDM-1 genes. Antibiotic susceptibility was assessed using the disk diffusion method on multiple
antibiotics. Results indicated that Among the samples, E. coli was the predominant pathogen, detected in
141 subclinical and 77 clinical cases, while K. pneumoniae was found in 64 and 24 cases, respectively.
ESBL production was confirmed in 71 E. coli and 25 K. pneumoniae isolates from subclinical cases and
36 E. coli and 15 K. pneumoniae from clinical cases, with the blaTEM gene present in 85.04% of
phenotypically confirmed ESBL producer E. coli and 100% of K. pneumoniae isolates. Additionally, 35
(16.1%) E. coli and 15 (17.1%) K. pneumoniae isolates were potential MBL producers, with blaNDM-1
detected in 16 (66.7%) phenotypically confirmed MBL producer E. coli and 9 (75%) phenotypically
confirmed MBL producer K. pneumoniae isolates. High resistance rates to carbapenems, penicillins, and
cephalosporins highlight the urgent need for antibiotic stewardship and continuous surveillance in dairy
farms.

التهاب الضرع البقري يُعد من الأمراض الالتهابية الرئيسية التي تصيب الأبقار الحلوب، ويؤثر بشكل كبير على إنتاج الحليب واقتصاديات المزارع، وغالباً ما تسببه بكتيريا Escherichia coliوKlebsiella pneumoniae. أدى الإفراط في استخدام المضادات الحيوية في مزارع الألبان إلى ظهور مقاومة ميكروبية للمضادات الحيوية، خاصة من خلال سلالات منتجة لإنزيمات البيتا-لاكتاماز واسعة الطيف (ESBL) وسلالات مقاومة للكاربينيم. يمثل جين New Delhi Metallo-β-lactamase-1 (blaNDM-1) مصدر قلق كبير، نظراً لتمكينه البكتيريا من مقاومة معظم مضادات البيتا-لاكتام. تهدف هذه الدراسة إلى تحديد مدي انتشار السلالات المنتجة لإنزيم ESBL وblaNDM-1في عزلاتE. coliوK. pneumoniaeمن عينات الحليب المصابة بالتهاب الضرع في مزارع الألبان المصرية، مع تقييم أنماط مقاومتها للمضادات الحيوية لتوجيه استراتيجيات مكافحة العدوى. أجريت الدراسة في أربع مناطق مصرية بين عامي 2021 و2023، حيث تم تحليل 386 عينة من الحليب، منها 259 من حالات التهاب الضرع تحت السريري و127 من حالات الالتهاب السريري. جُمعت 218 عزلة E. coliو88 عزلة K. pneumoniaeوتم تحليلها باستخدام تقنيات زراعة وعزل ميكروبي وتقنيات جزيئية. تم إجراء الزراعة الميكروبية ، تلتها صبغة جرام واختبارات كيميائية حيوية للتعريف. تم تحديد السلالات المنتجة لإنزيم ESBL باستخدام أوساط اختيارية واختبار التآزر بالاقراصالمزدوجه، بينما تم فحص إنتاج إنزيمات ميتالو-بيتا-لاكتاماز (MBL) باستخدام اختبارات السيفتازيديموالإيميبينيم. استخدم استخلاص الحمض النووي وPCR للكشف عن الجيناتblaTEMوblaSHVوblaOXA-1 وblaNDM-1. تم تقييم الحساسية للمضادات الحيوية باستخدام طريقة الانتشار بالقرص على عدة مضادات. أظهرت النتائج أن E. coliكان العامل الممرض الأكثر شيوعاً، حيث تم عزله من 141 حالة تحت سريرية و77 حالة سريرية، في حين تم عزل K. pneumoniaeمن 64 و24 حالة على التوالي. تم تأكيد إنتاج ESBL في 71 عزلة E. coliو25 عزلة K. pneumoniaeمن الحالات تحت السريرية، و36 عزلة E. coliو15 عزلة K. pneumoniaeمن الحالات السريرية، مع وجود جينblaTEMفي 85.04٪ من عزلاتE. coliالمنتجة لـ ESBL و100٪ من عزلاتK. pneumoniae. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت 35 (16.1٪) من عزلاتE. coliو15 (17.1٪) من عزلاتK. pneumoniaeاحتمالية إنتاج إنزيمات MBL، مع الكشف عن blaNDM-1 في 16 (66.7٪) من عزلاتE. coliو9 (75٪) من عزلاتK. pneumoniaeالمنتجة لـ MBL. تشير النسب العالية من المقاومة للكاربينيم والبنسلين والسيفالوسبورينات إلى الحاجة الملحة إلى تطبيق إدارة رشيدة لاستخدام المضادات الحيوية وتنفيذ برامج مراقبة مستمرة في مزارع الألبان.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.