Как почвенные бактерии способствуют глобальной проблеме устойчивости к антибиотикам

Почва играет гораздо большую роль в распространении устойчивости к антибиотикам, чем можно представить. В ней содержится множество генов устойчивости к антибиотикам (ARGs) — кодов, позволяющих бактериям сопротивляться лекарствам. Загрязнение и изменение землепользования могут нарушать почвенные экосистемы и облегчать передачу этих генов от почвенных бактерий к патогенам человека.

Команда под руководством Цзинцю Ляо в исследовании, опубликованном в Nature Communications, показала, что после приобретения резистентных генов бактерии могут быстро передавать их другим видам, что делает эту проблему серьёзной угрозой общественному здоровью.

Почему устойчивость в почве важна

Почва — это экосистема, полная бактерий. Некоторые из них естественным образом несут ARGs. Опасность возникает, когда эти гены попадают в патогенные для человека бактерии.

Одна из таких бактерий — Listeria monocytogenes. Этот почвенный микроорганизм может попадать в пищевую цепь и вызывать листериоз. Для людей с ослабленным иммунитетом смертность от листериоза достигает 20–30%. Из-за способности распространять ARGs и инфицировать человека листерия является важной моделью для изучения развития устойчивости в почве.

Использование листерии для изучения устойчивости

В исследовании команда проанализировала около 600 геномов листерии из почвенных образцов, собранных ранее (исследование опубликовано в Nature Microbiology). Было идентифицировано пять основных ARGs по всей территории США.

Исследование также показало, как ARGs распространяются между бактериями. Процесс трансформации позволяет бактериям захватывать свободные фрагменты ДНК с генами устойчивости из окружающей среды. Приобретённые гены могут передаваться другим бактериям, даже другим видам. Это быстрое распространение — ключевая причина, почему устойчивость к антибиотикам является такой сложной проблемой.

Листерия — хорошая модель для отслеживания развития ARGs до того, как это станет широко распространённой клинической проблемой, поскольку у неё уже есть естественная устойчивость к нескольким антибиотикам, и она демонстрирует растущую резистентность к другим.

Как свойства почвы и землепользование влияют на распространение ARGs

Исследование показало влияние свойств почвы и землепользования:

• Почвы, богатые алюминием, способствуют большему разнообразию ARGs, возможно, из-за стресса, который заставляет бактерии удерживать гены устойчивости.
• Почвы, богатые магнием, снижают разнообразие ARGs, потенциально уменьшая конкуренцию между бактериями.
• В лесных районах, как правило, больше ARGs, вероятно, из-за естественного внесения этих генов дикой природой.
• Сельскохозяйственные поля могут изменять состав почвы и микробные сообщества, влияя на разнообразие ARGs у бактерий, таких как листерия.

Для домохозяйств важно избегать деятельности, нарушающей состояние почвы (например, неправильной утилизации отходов, вызывающей загрязнение металлами), и соблюдать правила гигиены после контакта с почвой (например, после садоводства), учитывая возможное присутствие ARGs и резистентных бактерий.

Это исследование подчёркивает важность защиты естественных экосистем. Сохранение здоровья почвы жизненно важно для будущего медицинского обслуживания. Понимание экологических механизмов, управляющих этими бактериями в почве, может помочь в борьбе с этой глобальной угрозой общественному здоровью.