Канзасский геолог обнаружил поразительное глобальное распространение устойчивых к антибиотикам микробов

        

Работа геолога Университета Канзаса в отдаленной Высокой Арктике Норвегии выявила поразительное глобальное распространение устойчивых к антибиотикам микробов – включая устойчивых к множеству лекарств «суперпопулярных насекомых» – которые могут иметь пагубные последствия для здоровья человека во всем мире.

Дженнифер Робертс, профессор и кафедра геологии в KU, начала с изучения микробной геохимии оттаивания вечной мерзлоты и ее выброса метана, мощного парникового газа, который ускоряет глобальное изменение климата.

Но последующий анализ образцов почвы, собранных Робертсом в районе Конгсфьорден на Шпицбергене, Норвегия, также показал, что устойчивые к антибиотикам гены переместились в популяции почвенных микробов в одном из самых отдаленных мест на Земле. Результаты, полученные Робертсом и международной группой коллег из Великобритании и Китая, были только что опубликованы в рецензируемом журнале Environment International .

«Исследование предоставило хорошую возможность для тестирования образцов почвы на наличие генов антибиотиков с гипотезой, что Шпицберген был таким отдаленным и изолированным местом, мы не нашли бы никаких доказательств таких генов», – сказал Робертс. «Напротив, мы обнаружили довольно много, в том числе супер-жуков, устойчивых к антибиотикам генов, таких как ген Нью-Дели, который впервые появился в Индии не так давно. Это было сюрпризом – гены, которые мы обнаружили, явно имели короткий промежуток времени между обнаружением в Индии и нашей группе, обнаружившей их в Арктике только несколько лет спустя. "

Исследовательская группа генетически секвенировала ДНК из 40 образцов почвы в восьми местах на Шпицбергене, обнаружив 131 ген, устойчивый к антибиотикам. Один найденный ген, устойчивый к антибиотикам, называется blaNDM-1. Впервые обнаруженный в Нью-Дели в 2007 году, ген вызывает резистентность к карбапенемовым антибиотикам – последнему средству для лечения неизлечимой инфекционной болезни. В частности, продемонстрированное распространение blaNDM-1 вызывает серьезную обеспокоенность, привлекая внимание к усиливающемуся кризису глобальной устойчивости к антибиотикам.

Исследователи говорят, что гены, устойчивые к антибиотикам, могли пройти лишь несколько путей в Арктику.

«Вероятно, они произошли от патогенов, которые многократно подвергались воздействию различных типов антибиотиков – вот как мы получаем эти остро устойчивые к антибиотикам штаммы, где они сохраняются даже несмотря на использование« последней меры »лечения», – сказал Робертс. , «Некоторые из мест, где мы обнаружили нью-делийский штамм гена, не очень далеки от основной исследовательской базы, поэтому существует вероятность того, что были вовлечены человеческие отходы. Мы также наблюдали колонии гнездящихся птиц в местах с низкой высотой, таких как небольшие озера и другие источники открытой воды во время максимальной оттепели, и именно здесь мы увидели самые высокие концентрации этих генов. Мы также обнаружили их в местах, где не было открытой воды, но было много мелких животных, таких как лисы, и вы можете проследить вектор между водопоем или небольшим озером, где у вас много птиц и мелких млекопитающих, которые собираются выпить, а затем собирать все гены. "

Робертс, чей исследовательский опыт связан с гидрохимией и микробной геохимией, работал над созданием эталона генов, устойчивых к антибиотикам, которые естественным образом встречаются на Шпицбергене, чтобы группа могла отличить их от «чужеродных» генов с множественной лекарственной устойчивостью, перенесенных в Арктику из регионов, где антибиотики используются в популяциях людей и животных для лечения заболеваний.

«Поскольку миграция этих генов вызывает такое большое беспокойство, возникает следующий вопрос:« Являются ли эти антибиотикорезистентные гены нативными или их перенесли? », – сказала она. «Моя роль заключалась в том, чтобы использовать в наших исследованиях ряд фактических данных, чтобы помочь нам понять, что это за нативный ген, который развился в почве, и что было привнесено из других источников. Мы сделали это, изучив питательные вещества в почве, которые очень очень низко в этих арктических почвах. Тогда мы смогли связать антибиотикоустойчивые гены с тем, что, по-видимому, является новым источником фосфата, привносимого извне, и наиболее вероятным источником фосфата являются фекалии, либо в сточных водах человека. или, скорее всего, птица гуано. "

Согласно Робертсу, устойчивость к антибиотикам распространялась между микробами посредством «латерального переноса генов». В этом процессе патогенные микроорганизмы попадают в воду через кал, умирают и выбрасывают в воду большое количество свободного генетического материала. Этот генетический материал нелегко разлагается, в результате чего другие организмы в конечном итоге захватывают гены, а также их устойчивость.

«Дело не в том, что у нас есть какое-то крепкое сообщество кишечной палочки или другого патогена, живущего в поверхностных водах Арктики», – сказал Робертс. «Вместо этого, некоторый устойчивый к антибиотикам патоген был привезен из внешних источников – и теперь эта устойчивость рассеивается, поскольку гены поглощаются другими организмами, которые уже были густонаселенными в окружающей среде».

Робертс сказал, что открытие команды показывает, что множественная лекарственная устойчивость к антибиотикам сейчас носит глобальный характер.

«Мы должны помнить, что мы начали получать антибиотики, такие как пенициллин, из почвенных микроорганизмов», – сказала она. «Микроорганизмы в течение долгого времени использовали возможности устойчивости для преодоления иммунитета в окружающей среде, производя устойчивые к антибиотикам гены, которые считаются естественными и нативными. Но с использованием изготовленных антибиотиков для людей и животных во всем мире мы наблюдаем быстрое развитие». Эволюция устойчивых генов. Мы нашли как природные, так и развитые антибиотикорезистентные гены в Арктике. Проблема заключается в том, что с распространением устойчивости в таких масштабах мы можем приближаться к эпохе после антибиотиков, когда ни один из наших антибиотиков не работает, потому что патогенные микроорганизмы мы " Пытаясь бороться, мы взяли устойчивые гены посредством эволюции или бокового переноса. "

Робертс сказал, что выводы команды показывают важность более тщательного управления использованием антибиотиков и необходимость лучшей очистки сточных вод во всем мире.

«Использование антибиотиками для человека и животных может иметь последствия, которые выходят за пределы нас самих и за пределы наших местных сообществ – они носят глобальный характер», – сказала она. «Для нас очень важно начать думать об управлении водными системами и об использовании антибиотиков глобальными способами – и начать сокращать и контролировать часть распространения, которое в настоящий момент явно не контролируется».

Источник:

https://news.ku.edu/2019/02/04/study-reveals-unsettling-multidrug-antibiotic-resistance-remote-arctic-soil -microbes

      

Source link