Badanie próbek Escherichia coli i Salmonella enterica z 10 komercyjnych hodowli drobiu i rzeźni w Chinach wykazało, że bakterie mogą ewoluować genetycznie, aby rozwinąć oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe – poprzez wymianę informacji genetycznej, zwanej mobilnymi elementami genetycznymi. „Wiadomo, że bakterie dzielą się informacją genetyczną za pomocą ruchomych elementów genetycznych. Jednak stopień, w jakim bakterie to robią u różnych gatunków, nie jest w pełni poznany, ponieważ większość badań koncentruje się na jednym gatunku bakterii” – stwierdziła Tania Dottorini, współautorka książki badania w e-mailu do DW. (Przeczytaj także: Rośnie oporność na antybiotyki u dzieci)

W tym przypadku tymi dwoma „gatunkami” były bakterie E. coli i S. enterica. Występują powszechnie w łańcuchu pokarmowym, niezależnie od tego, czy jest to pasza dla zwierząt gospodarskich, czy żywność dla ludzi, i mogą powodować poważne choroby lub zatrucie pokarmowe.

Na potrzeby obecnego badania naukowcy pobrali próbki tych dwóch bakterii od tych samych zwierząt i lokalizacji – z odchodów kurczaków, tusz, piór, paszy, gleby, ścieków, wymazów z odbytu, środowisk ubojni i wody pitnej.

Odkryli, że bakterie E. coli i S. enterica mają wspólne ruchome elementy genetyczne, szczególnie powiązane z opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR).

„To współdzielenie ruchomych elementów genetycznych E. coli i S. enterica związanych z opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe nie zostało wcześniej zidentyfikowane, ale może mieć miejsce na dużą skalę w środowiskach podobnych do badanych przez nas gospodarstw” – stwierdziła Dottorini.

Dlaczego ważne jest badanie oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe?

To prosta sprawa życia i śmierci. Oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe – czyli AMR – jest uważana za główne globalne zagrożenie dla zdrowia publicznego i rozwoju.

Bakterie takie jak E. coli i S. enterica mogą powodować potencjalnie śmiertelną chorobę biegunkową u ludzi, szczególnie w krajach o niskich i średnich dochodach.

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) twierdzi, że bakteryjna oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe spowodowała szacunkowo 1,27 mln zgonów na całym świecie w 2019 r. (najnowsze dane WHO) i przyczyniła się do kolejnych 4,95 mln zgonów w tym samym roku. WHO twierdzi, że było to spowodowane „niewłaściwym i nadmiernym stosowaniem” środków przeciwdrobnoustrojowych u ludzi, zwierząt i roślin.

Środki przeciwdrobnoustrojowe to leki i substancje chemiczne, których używamy do zwalczania bakterii. Często kojarzone są wyłącznie z antybiotykami, ale obejmują także środki antyseptyczne, dezynfekcyjne i przeciwgrzybicze.

Staliśmy się uzależnieni od całej gamy środków przeciwdrobnoustrojowych – w leczeniu infekcji bakteryjnych u ludzi, ale także w celu zapobiegania infekcjom i wspierania wzrostu drobiu w gospodarstwach przemysłowych.

Bakterie rozwinęły mechanizmy obronne przed lekami do tego stopnia, że ​​środki przeciwbakteryjne stają się nieskuteczne w leczeniu wielu chorób, nawet stosunkowo nieszkodliwych, takich jak infekcje dróg moczowych (UTI).

„Ruchome elementy genetyczne w genomie bakterii odgrywają kluczową rolę w ewolucji bakterii i mają wpływ na oporność na antybiotyki” – powiedziała Filipa Vale, ekspert w dziedzinie biologii i genetyki drobnoustrojów na Uniwersytecie w Lizbonie.

Vale nie był zaangażowany w obecne badanie, powiedział DW, że jego ustalenia wykazały, że „rzeczywiste warunki stwarzają poważne zagrożenie przeniesienia oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe na ludzi i środowisko, co podkreśla znaczenie badania MGE wśród bakterii”.

Naukowcy wykorzystują uczenie maszynowe do analizowania danych dotyczących oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe

W raporcie naukowcy wykorzystali sztuczną inteligencję do wskazania konkretnych genów i mutacji, które wykazywały silny związek z opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe.

„ [machine learning] wyniki wykazały, że oba gatunki miały wspólny podzbiór cech silnie powiązanych z opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe […]”- napisali naukowcy w artykule badawczym.

Rozwijając swoje ustalenia, Dottorini powiedział DW: „Po raz pierwszy odkryliśmy, że wiele izolatów E. coli i S. enterica w warunkach rzeczywistych, które badaliśmy, miało te same MGE. Może to wskazywać, że te przenoszące AMR MGE są niezbędne do przetrwania w żywicielu i środowisku, w którym zostały znalezione.”

Dottorini stwierdziła jednak, że w badaniu „uwzględniono tylko dwa gatunki bakterii. Jest prawdopodobne, że podobne zachowanie można byłoby zaobserwować u innych gatunków bakterii zamieszkujących to samo środowisko mikrobiomu. Przyszłe badania poszerzą nasze badania, aby odpowiedzieć na tę kwestię”.

Porównanie wyników uzyskanych w Chinach z opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe w Europie

Naukowcy porównali swoje odkrycia z bakteriami opornymi na środki przeciwdrobnoustrojowe w podobnych warunkach w Europie.

Odkryli, że w próbkach z Chin było więcej rodzajów mobilnych elementów genetycznych niż w próbkach z porównywalnych miejsc w Europie.

A te MGE były „obecne znacznie częściej”.

Dottorini stwierdziła, że ​​różnice w wynikach mogą „być spowodowane różnicami w stosowaniu antybiotyków i strategiach interwencyjnych” w obu lokalizacjach.

„Odkrycia te z dużym prawdopodobieństwem można zastosować w innych lokalizacjach geograficznych, gdzie praktyki rolnicze i stosowanie antybiotyków są podobne do praktyk stosowanych w Chinach” – stwierdziła Dottorini.

Dottorini stwierdziła, że ​​w przypadku przyszłych badań szczególnie interesujące będą kraje o niskich i średnich dochodach, w których „coraz częściej stosuje się strategie intensywnego rolnictwa, a przepisy dotyczące stosowania środków przeciwdrobnoustrojowych są często mniej rygorystyczne niż w Europie”.

Pod redakcją: Freda Schwaller