Становление ближе к страшному «постантибиотическому миру»

        

Было обнаружено, что продукты очистки сточных вод содержат следовые количества антибиотикоустойчивой ДНК. Эти продукты часто возвращаются в окружающую среду и водоснабжение, что может привести к распространению устойчивости к антибиотикам. Таким образом, исследователи из инженерной школы Витерби Университета Южной Калифорнии изучают развитие этих потенциально вредных и опасных генов в процессах очистки сточных вод. Их результаты, опубликованные в Environmental Science & Technology указывают на то, что даже низкие концентрации только одного типа антибиотика приводят к устойчивости ко многим классам антибиотиков.

«Мы быстро попадаем в страшное место, которое называют« пост-антибиотическим миром », где мы больше не можем бороться с инфекциями с помощью антибиотиков, потому что микробы приспособились к устойчивости к этим антибиотикам», – сказал Адам Смит, помощник профессор гражданской и экологической инженерии в ОСК и ведущий исследователь исследования. «К сожалению, инженерные системы очистки воды в конечном итоге становятся своего рода горячим слоем для устойчивости к антибиотикам».

Большинство антибиотиков, которые мы потребляем, метаболизируются в нашем организме. Однако небольшие количества проходят через нас в наших отходах, которые затем переносятся на очистные сооружения. На этих заводах одним из распространенных способов очистки сточных вод является мембранный биореактор, в котором используются как система фильтрации, так и биологический процесс, при котором микроскопические бактерии потребляют отходы.

При потреблении органических отходов бактерии сталкиваются с антибиотиками и экспрессируют гены устойчивости, которые снижают эффективность этих лекарств. Эти гены устойчивости могут затем передаваться из родительской в ​​дочернюю клетку и между соседями посредством процесса, известного как горизонтальный перенос генов.

По мере того, как бактерии питаются, размножаются и растут, накапливается избыток, называемый биомассой. Типичная очистная установка производит тонны биомассы каждый день. После обработки он утилизируется на свалках или используется в качестве удобрения для сельскохозяйственных культур и кормов для скота.

В еще более страшном сценарии небольшие количества устойчивых к антибиотикам бактерий и свободно плавающая ДНК проходят через фильтрующую мембрану и выходят с другой стороны очистного сооружения в так называемую сточную воду или поток воды, который выходит из нее. средство. В Лос-Анджелесе часть этого будет сброшена в реку Л.А. и Тихий океан, в то время как остальная часть перерабатывается для орошения, автомойки, пожаротушения или для пополнения запасов подземных вод, общего источника питьевой воды.

Команда, в состав которой также входят Али Зарей-Байги, первый автор исследования и аспирант в USC, Мустафа Харб, аспирант в USC, Филипп Ванг, аспирант в USC, и Лорен Стадлер, доцент в Университете Райса, полагают, что количество устойчивых к антибиотикам организмов, образующихся на очистных сооружениях, может быть уменьшено за счет изменения процессов обработки. Например, используя не содержащие кислород или анаэробные процессы, а не аэробные процессы, и используя мембранную фильтрацию.

Соответственно, для своего исследования они использовали мелкомасштабный анаэробный мембранный биореактор и сравнивали полученные профили устойчивости к антибиотикам в биомассе и сточных водах друг с другом и с различными концентрациями и типами антибиотиков, которые они вводили в систему.

Они обнаружили два ключевых вывода: сопротивление в биомассе и стоках различно, и поэтому одно не может быть использовано для предсказания другого; и корреляции, которые они обнаружили между добавленным антибиотиком и генами устойчивости, не всегда были четко определены. Фактически, их результаты указывают на множественную лекарственную устойчивость, при которой у бактерий есть гены, обеспечивающие устойчивость к нескольким классам антибиотиков.

«Множественная лекарственная устойчивость, похоже, является самым тревожным следствием этого», – сказал Смит. «Независимо от того, какие антибиотики применяются, будь то одна или очень низкая концентрация, вероятно, существует много лекарственной устойчивости, которая распространяется».

Они считают, что это связано с наличием генных элементов, называемых плазмидами. Одна плазмида может нести гены устойчивости для нескольких различных типов антибиотиков, что приводит к положительной корреляции между одним типом антибиотика и геном устойчивости другого. Это не только еще больше усложняет ситуацию, но и может быть чрезвычайно опасным. Благодаря своим чрезвычайно малым размерам – в 1000 раз меньшим, чем у бактерий – свободно плавающие плазмиды могут легко пройти через систему фильтрации в процессе очистки и выйти из завода в стоках.

В настоящее время команда более внимательно изучает состав сточных вод и планирует применять полученные знания в отношении других потоков отходов, таких как отходы животных, в рамках партнерства с Министерством сельского хозяйства США.

      

Source link