Микропластик может способствовать росту антибиотикорезистентности
Микропластик — крошечные частицы пластикового мусора — распространён по всей планете. Он поднимается по пищевым цепям, накапливается в океанах, скапливается в облаках и горах и обнаруживается внутри человеческого организма с тревожной частотой. Учёные спешат выяснить непредвиденные последствия такого количества пластика в нас и вокруг нас.
Одно из возможных и удивительных последствий — увеличение числа устойчивых к лекарствам бактерий.
В ходе поразительного открытия исследователи из Бостонского университета обнаружили, что бактерии, подвергшиеся воздействию микропластика, стали устойчивы к нескольким типам антибиотиков, обычно используемых для лечения инфекций. По их словам, это особенно тревожно для людей в густонаселённых бедных районах, таких как лагеря беженцев, где скапливается выброшенный пластик, а бактериальные инфекции легко распространяются.
Исследование опубликовано в журнале Applied and Environmental Microbiology.
«Тот факт, что микропластик повсюду вокруг нас, и особенно в бедных местах, где санитарные условия могут быть ограничены, является поразительной частью этого наблюдения», — говорит Мухаммад Заман, профессор биомедицинской инженерии Бостонского университета, изучающий устойчивость к противомикробным препаратам, а также здоровье беженцев и мигрантов.
«Безусловно, есть опасения, что это может представлять более высокий риск для неблагополучных сообществ, и это лишь подчеркивает необходимость большей бдительности и более глубокого понимания взаимодействий [микропластика и бактерий]».
Ежегодно регистрируется около 4,95 миллиона смертей, связанных с устойчивыми к противомикробным препаратам инфекциями. Бактерии становятся устойчивыми к антибиотикам по многим причинам, включая неправильное использование и чрезмерное назначение лекарств, но огромным фактором, способствующим резистентности, является микроокружение — непосредственное окружение микроба, — где бактерии и вирусы размножаются.
В лаборатории Замана в BU исследователи тщательно протестировали, как обычная бактерия Escherichia coli (E. coli) реагирует на нахождение в замкнутой среде с микропластиком.
«Пластик предоставляет поверхность, к которой бактерии прикрепляются и колонизируют её», — говорит Нейла Гросс, аспирант BU в области материаловедения и инженерии, ведущий автор исследования. Прикрепившись к любой поверхности, бактерии создают биоплёнку — липкое вещество, которое действует как щит, защищая бактерии от вторжений и надёжно удерживая их на месте.
Хотя бактерии могут образовывать биоплёнки на любой поверхности, Гросс заметила, что микропластик настолько усиливал бактериальные биоплёнки, что при добавлении антибиотиков лекарство не могло проникнуть через этот щит.
«Мы обнаружили, что биоплёнки на микропластике по сравнению с другими поверхностями, такими как стекло, намного прочнее и толще, как дом с тоннами изоляции», — говорит Гросс. — «Это было ошеломляющее зрелище».
Уровень устойчивости к антибиотикам на микропластике был настолько высок по сравнению с другими материалами, что она провела эксперименты несколько раз, тестируя различные комбинации антибиотиков и типов пластика. Каждый раз результаты оставались неизменными.
«Мы демонстрируем, что присутствие пластика делает гораздо больше, чем просто предоставляет поверхность для прикрепления бактерий — оно фактически приводит к развитию устойчивых организмов», — говорит Заман.
Предыдущие исследования показали, что беженцы, лица, ищущие убежища, и насильственно перемещённые лица подвержены повышенному риску заражения лекарственно-устойчивыми инфекциями из-за жизни в переполненных лагерях и повышенных барьеров в получении медицинской помощи.
«Исторически устойчивость к антибиотикам связывали с поведением пациента, например, с несоблюдением предписаний по приёму лекарств. Но человек ничего не сделал, чтобы его вынудили жить в определённой среде, а факт в том, что он подвергается более высокому риску заражения устойчивыми инфекциями», — говорит Заман.
По его словам, именно поэтому нельзя игнорировать экологические и социальные причины появления устойчивых к лекарствам супербактерий. По состоянию на 2024 год в мире насчитывалось около 122 миллионов перемещённых лиц. По словам Замана, распространённость микропластика может добавить ещё один элемент риска в и без того недофинансируемые и недостаточно изученные системы здравоохранения, обслуживающие беженцев.
Гросс и Заман говорят, что следующий шаг в их исследовании — выяснить, применимы ли их лабораторные выводы к внешнему миру. Они надеются начать исследования с партнёрами за рубежом, чтобы отслеживать в лагерях беженцев бактерии и вирусы, устойчивые к антибиотикам и связанные с микропластиком. Они также стремятся выяснить точные механизмы, позволяющие бактериям так прочно удерживаться на пластике.
«Пластики обладают высокой адаптивностью», — говорит Гросс, и их молекулярный состав может способствовать процветанию бактерий, но неясно, как это происходит.
Одна из теорий, по её словам, заключается в том, что пластик отталкивает воду и другие жидкости, что позволяет бактериям легко прикрепляться. Но со временем пластик начинает впитывать влагу. Это означает, что микропластик может поглощать антибиотики до того, как они достигнут целевых бактерий. Они также обнаружили, что даже когда микропластик удаляли из уравнения, бактерии, которые он когда-то содержал, сохраняли способность образовывать более прочные биоплёнки.
«Слишком часто на эти проблемы смотрят через призму политики, международных отношений или иммиграции, и всё это важно, но часто не хватает истории о фундаментальной науке», — говорит Заман. — «Мы надеемся, что эта статья заставит больше учёных, инженеров и исследователей задуматься об этих вопросах».