Новое исследование выявило связь между тяжелыми металлами и радиоактивным загрязнением почвы и антибактериальной устойчивостью бактерий, живущих в этой почве.

Исследование, опубликованное в журнале Microbial Biotechnology , добавляет веса ранее сделанным выводам. Действительно, предыдущие исследования показывают, что поскольку бактерии адаптируются к тяжелым металлам и радиоактивному загрязнению, они также развивают антибактериальные свойства.

Устойчивость к антибиотикам - серьезный глобальный кризис в области здравоохранения. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) описывает её как «один из самых больших угроз для глобального здравоохранения, продовольственной безопасности и развития в настоящее время .»

Люди зависят от антибиотиков для борьбы с бактериальными инфекциями. Они имеют решающее значение для современной медицины и спасли бесчисленное количество жизней. Обычные инфекции и травмы могут быть смертельными без антибиотиков.

Люди также используют антибиотики в сельском хозяйстве. Например, фермеры обычно дают животным антибиотики, чтобы увеличить урожай.

Однако бактерии могут развить устойчивость к антибиотикам, что делает некоторые антибиотики менее эффективными или совершенно бесполезными.

Хотя антибактериальная резистентность возникает естественным образом, поведение человека делает этот процесс более вероятным. Основной причиной антибактериальной устойчивости является чрезмерное использование антибиотиков как у людей, так и у животных.

Когда люди используют антибиотики ненадлежащим образом или без разбора, существует большая вероятность того, что бактерии станут к ним устойчивы.

Например, давление рынка стимулирует широкое использование антибиотиков на фермах независимо от того, есть ли у животных бактериальная инфекция или нет.

Такое неизбирательное использование увеличивает вероятность того, что бактерии станут устойчивыми к антибиотикам, что сделает лекарства неэффективными, когда у людей или других животных действительно разовьются бактериальные инфекции.

Роль загрязнения

Помимо неизбирательного и ненадлежащего использования антибиотиков, есть также данные, позволяющие предположить, что определенные загрязняющие вещества могут способствовать развитию устойчивости к антибактериальным препаратам.

По словам автора соответствующего исследования Джесси К. Томаса IV: «Чрезмерное использование антибиотиков в окружающей среде усиливает давление отбора на микроорганизмы, что увеличивает их способность противостоять нескольким классам антибиотиков. Но антибиотики - не единственный источник давления отбора ».

Он добавляет: «Многие бактерии обладают генами, которые одновременно работают с несколькими соединениями, которые могут быть токсичными для клетки, в том числе с металлами».

Бактерии в изобилии встречаются в здоровой почве. По данным Министерства сельского хозяйства США, в чайной ложке почвы может быть до 1 миллиарда бактерий . Это составляет до тонны бактерий на акр почвы.

Под воздействием вредных загрязнителей, таких как тяжелые металлы, у этих бактерий может развиться устойчивость. Однако есть данные, позволяющие предположить, что, развивая эту устойчивость к загрязнителям, бактерии могут в то же время развивать устойчивость к антибиотикам.

Ядерный участок

В недавнем исследовании исследователи хотели дополнительно изучить эту взаимосвязь. Для этого они сосредоточились на территории США, где когда-то располагался объект по производству ядерного оружия: на участке реки Саванна в верхней прибрежной равнине Южной Каролины.

Завод по производству ядерного оружия действовал с 1950 по 1980-е годы и задействовал различные предприятия тяжелой металлургии на всей территории Саванна-Ривер.

«На протяжении многих лет сочетание обычных операций, неправильных методов утилизации и случайных разливов способствовало выбросу органических и неорганических отходов в эту среду».
- Джесси К. Томас IV и др.

Эти отходы включают серьезные загрязнители, такие как тяжелые металлы и радионуклиды (радиоактивные частицы).

Исследователи взяли образцы с четырех участков в этой области:

  • относительно нетронутый участок, который команда использовала в качестве справочного.
  • участок с преобладанием тяжелых металлов
  • участок с преобладанием радионуклидов
  • участок, на котором было сочетание тяжелых металлов и радионуклидов

Затем исследователи проанализировали генетический состав бактерий, обнаруженных в почве на каждом участке.

Выявлена ​​корреляция

Исследователи обнаружили, что в районах со значительными количествами тяжелых металлов, радионуклидов или того и другого наблюдается меньшее разнообразие почвенных бактерий, чем в контрольном участке.

На всех четырех участках, включая справочный, они обнаружили бактерии с генами, которые сделали их устойчивыми как к загрязнителям, так и к антибактериальным препаратам.

Однако на участках со значительным загрязнением ученые обнаружили повышенное изобилие и разнообразие генов устойчивости к антибиотикам и металлам .

Бактерии, такие как Acidobacteriaoceae , Bradyrhizobium и Streptomyces, проявили гены, которые сделали их устойчивыми к ванкомицину, бацитрацину и полимиксину - антибиотикам, которые врачи назначают для лечения бактериальных инфекций.

Причинная связь?

Исследователи отмечают, что люди должны интерпретировать свои выводы с осторожностью.

Хотя они обнаружили сильную корреляцию между загрязнителями почвы и устойчивостью к антибактериальным препаратам, они отметили, что, вероятно, играют роль и другие факторы. Это может усложнить потенциально причинную связь между загрязнением почвы и антибактериальной устойчивостью.

Тем не менее, их исследование подкрепляет другие исследования, в которых были сделаны аналогичные выводы, и проясняет ценность дальнейших исследований в этой области.