Использование антибиотиков влияет на количество устойчивых бактерий в почве

Применение животного навоза увеличивает содержание в почве генов устойчивости к антибиотикам. Однако это не является необратимой ситуацией.

Одно из самых продолжительных в мире полевых экспериментов — под руководством Орхусского университета в Дании — помогает понять взаимосвязь между использованием животного навоза и появлением генов устойчивости к антибиотикам в почве.

Новые исследования показывают, что когда определенный тип антибиотика начинает применяться, количество генов устойчивости в почве возрастает. Когда антибиотик снова выводят из употребления, количество генов устойчивости снижается — и это происходит относительно быстро. Ученые также обнаружили временное соответствие между первым обнаружением устойчивости к антибиотикам в системе здравоохранения и обнаружением таких генов устойчивости в почве, получавшей животный навоз.

Анализы были выполнены британскими учеными с использованием образцов почвы, регулярно собираемых с 1923 года в рамках 122-летнего эксперимента по удобрению на Асковской опытной станции Департамента агроэкологии Орхусского университета. Результаты этого сотрудничества профессора Бента Толструпа Кристенсена (Орхусский университет), профессора Дэвида В. Грэма (руководитель проекта, Университет Ньюкасла, Англия) и доктора Чарльза Кнаппа (Университет Стратклайда, Шотландия) описаны в статье в престижном научном журнале Nature Scientific Reports.

Устойчивость следует за уровнем потребления

То, что бактерии могут развивать устойчивость к антибиотикам, не является новым явлением. Гены, кодирующие устойчивость к антибиотикам, существовали еще до того, как мы открыли и начали их использовать. Мультирезистентные гены были обнаружены даже в 30 000-летних образцах ДНК, взятых в районах вечной мерзлоты. Проблема в том, что более высокая частота встречаемости устойчивости к антибиотикам крайне нежелательна.

Эксперты изучали конкретные гены устойчивости к β-лактамным антибиотикам. Именно эта группа антибиотиков имеет большое значение для медицины человека. Гены устойчивости были выбраны потому, что их первое появление в системе здравоохранения хорошо задокументировано.

«Мы обнаружили низкие уровни генов устойчивости до 1960 года, как в почве с навозом, так и в почве, обработанной минеральными удобрениями», — объясняет профессор Кристенсен. Он является руководителем проекта «Долгосрочные эксперименты в Аскове» и соавтором статьи.

«Наши анализы показывают явный рост в почве, получавшей животный навоз. В середине 1990-х годов использование антибиотиков в качестве стимуляторов роста сократилось. Это привело к соответствующему быстрому снижению количества генов устойчивости к β-лактамным антибиотикам в почве», — говорит Кристенсен.

На протяжении всего периода почва, получавшая минеральные удобрения, имела очень низкий уровень генов устойчивости.

Есть хорошие новости и есть плохие новости

Еще одна важная связь заключается в том, что динамика количества генов устойчивости к β-лактамным антибиотикам в почве близко следует наблюдениям за их динамикой в системе здравоохранения. Время первого появления генов устойчивости в системе здравоохранения соответствует времени их наибольшего количества в почве.

«Хотя динамика количества генов устойчивости в почве отражает то, что наблюдается в системе здравоохранения, исследования еще не установили связь между ними. Однако результаты показывают, что отказ от антибиотиков может быстро привести к снижению встречаемости устойчивости — и это хорошая новость», — говорит Кристенсен.

История на этом не заканчивается. Анализ исторических образцов также показал другую, более тревожную тенденцию. С 1990 года наблюдается растущий уровень интегронов в почве с навозом. Интегроны способствуют обмену генетическим материалом между бактериями и, следовательно, могут ускорять развитие новой устойчивости.

«Растущий уровень интегронов после 1990 года в почве с навозом может указывать на то, что в наших усилиях по снижению устойчивости к антибиотикам мы непреднамеренно увеличили обмен генами устойчивости, и необходимо больше исследований по использованию животного навоза», — говорит профессор Грэм из Университета Ньюкасла.