Устойчивость к антибиотикам в реках варьируется в широких пределах
Новое исследование проливает свет на распространение устойчивости к антибиотикам (ABR) в различных речных системах. Учёные из Университета здоровья Карла Ландштейнера (KL Krems) и партнёрских организаций впервые применили комплексную, унифицированную методологию для сравнения разных рек. Работа опубликована в Journal of Hazardous Materials.
Анализ проб из четырёх рек Нижней Австрии в разные сезоны позволил сравнить тенденции ABR с беспрецедентной статистической достоверностью и впервые установить базовый уровень загрязнения рек этого региона генами устойчивости.
Результаты показывают, что загрязнение человеческими фекалиями — критический фактор распространения генов устойчивости в водной среде. Однако характер и степень этого влияния сильно различаются между реками, несмотря на общий низкий уровень загрязнения исследуемых водотоков. Это подчёркивает необходимость целенаправленного мониторинга, для которого работа KL Krems теперь предоставляет эффективную методологическую основу.
Сравнение рек
«Наше исследование ясно показывает, что распределение ABR в реках сильно варьируется, — говорит профессор Александр Киршнер. — Это открытие стало возможным только благодаря применению комплексной, гармонизированной методологии, позволяющей сравнивать паттерны ABR в проточных водах. Мы учли роль как самой воды, так и биоплёнок».
Сравнение впервые показало, что хотя загрязнение человеческими фекалиями в целом оказывает сильное влияние, такие факторы, как тяжёлые металлы, антибиотики и динамика реки, также в разной степени коррелируют с ABR.
Наблюдение основано на данных с четырёх австрийских рек (Дунай, Камп, Ибс, Гёльзен/Трайзен), собранных в пяти временных точках в течение года. Более 5000 бактериальных изолятов были протестированы, проведено более 100 000 тестов на ABR и более 3000 анализов генов устойчивости.
Сочетание классических методов культивирования бактерии Escherichia coli с количественным анализом генов устойчивости в микробиоме реки дало уникально детальную картину. Совместно с «умной» генетической фекальной диагностикой удалось дифференцировать источники поступления ABR — человеческие и/или сельскохозяйственные.
Влияние характеристик реки
Детализация показала, что загрязнение человеческими фекалиями — важный фактор распространения ABR, особенно в малых реках с низким стоком. В таких системах факторы, такие как загрязнение тяжёлыми металлами и остатки антибиотиков, также были сильнее скоррелированы с ABR, чем в Дунае.
В международном сравнении четыре австрийские реки показали низкий или умеренный уровень загрязнения ABR, что указывает на сравнительно хорошее управление сточными водами и высокие стандарты применения антибиотиков в стране.
Биоплёнки — горячие точки или нет?
Биоплёнки — слизистые сообщества микроорганизмов на поверхности камней, которые в некоторых локальных исследованиях описывались как «горячие точки» ABR, — в данной работе показали очень неоднородные паттерны распространения устойчивости, зависящие от конкретной местной ситуации. В целом же корреляция с параметрами загрязнения была довольно слабой по сравнению с водой.
«Наша работа показывает, что конкретные утверждения об отдельных видах устойчивости или генах устойчивости проблематичны, — говорит профессор Андреас Фарнляйтнер. — Тренды варьируются от реки к реке, а небольшие исследования несут риск чрезмерной интерпретации. Комбинируя разные методы, мы создали мощную основу для более точных, крупномасштабных сравнений».
Исследование особенно своевременно, поскольку регламент ЕС, вступающий в силу в 2027 году, потребует мониторинга ABR на крупных очистных сооружениях. Работа KL Krems и ICC Water & Health предоставляет политикам и природоохранным органам инструменты для эффективного реагирования на текущие экологические вызовы.