Globálna štúdia ukazuje rozšírenú latentnú antimikrobiálnu rezistenciu v odpadových vodách

Globálna štúdia ukazuje rozšírenú latentnú antimikrobiálnu rezistenciu v odpadových vodách

Tím výskumníkov zistil, že latentná antimikrobiálna rezistencia je celosvetovo rozšírenejšia ako známa rezistencia. Žiadajú komplexnejšie sledovanie rezistencie v odpadových vodách, keďže problematické gény budúcnosti sa môžu skrývať v rozšírenom rezervoári latentných génov rezistencie. Výskum bol publikovaný v Nature Communications.

Skupina výskumníkov analyzovala 1 240 vzoriek odpadových vôd z 351 miest v 111 rôznych krajinách a zistila, že latentná bakteriálna antimikrobiálna rezistencia je rozšírená na všetkých kontinentoch po celom svete. Výskum koordinoval Národný potravinový inštitút DTU v Dánsku. Skúmané gény antimikrobiálnej rezistencie v súčasnosti nepredstavujú veľké riziko, niektoré z nich však pravdepodobne budú predstavovať veľké riziko v budúcnosti, tvrdia vedci, ktorí na základe štúdie odporúčajú zvýšené sledovanie antimikrobiálnej rezistencie v odpadových vodách. Výskum bol publikovaný v renomovanom časopise Nature Communications (vložiť odkaz:

„Výskum ukazuje, že máme latentný rezervoár antimikrobiálnej rezistencie, ktorá je oveľa rozšírenejšia po celom svete, ako sme očakávali,“ hovorí výskumníčka Hannah-Marie Martiny, ktorá je spolu s docentom Patrickom Munkom z Národného potravinového inštitútu DTU prvou autorkou štúdie.

Výskumníci porovnali geografickú distribúciu latentných a už aktívnych génov rezistencie na antibiotiká (ďalej označovaných ako získané) a zistili oveľa väčšiu geografickú distribúciu génov latentnej rezistencie ako tie získané.

S cieľom obmedziť budúcu antimikrobiálnu rezistenciu veríme, že rutinné monitorovanie antimikrobiálnej rezistencie v odpadových vodách by malo okrem už získaných génov rezistencie zahŕňať aj gény latentnej rezistencie, aby sa riešili problémy zajtrajška.

Patrick Munk, docent, DTU National Food Institute

V súlade s predchádzajúcim výskumom štúdia ukazuje, že gény získanej rezistencie sú prítomné vo väčšom množstve v subsaharskej Afrike, južnej Ázii a na Strednom východe a v severnej Afrike (MENA) ako v iných častiach sveta.

Nádej, že sa nám podarí zvládnuť pandémiu

Je prirodzené, že baktérie majú gény, vďaka ktorým sú odolné voči antibiotikám. Takéto gény sa nachádzajú všade, napríklad v pôde, vode a u ľudí. Avšak naše používanie antibiotík a iné environmentálne tlaky (pozri časť „Environmentálne tlaky určujú antimikrobiálnu rezistenciu“ nižšie) spôsobili šírenie rezistencie do takej miery, že Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) označila antimikrobiálnu rezistenciu (AMR) za pandémiu (vložiť odkaz:

Keď výskumníci z celého sveta študujú rozsah a šírenie problému, zvyčajne sa zameriavajú na gény rezistencie, ktoré sú už schopné prepínať medzi bakteriálnymi hostiteľmi. Získané gény rezistencie na antibiotiká predstavujú skutočnú výzvu, pretože sťažujú alebo znemožňujú liečbu ľudí a zvierat antibiotikami.

Rozšírený dohľad by poskytol nádej, že výskumníci dokážu určiť, kde a ako vzniká a šíri antimikrobiálna rezistencia, a že dokážu zmapovať ekológiu génov.

"Sledovaním získaných aj latentných génov antimikrobiálnej rezistencie môžeme získať komplexný prehľad o tom, ako sa vyvíjajú, menia hostiteľov a šíria sa v našom prostredí, a tak podnikneme cielenejšie opatrenia proti antimikrobiálnej rezistencii (AMR). Odpadová voda je praktický a etický spôsob monitorovania AMR, pretože hromadí odpad z ľudí, zvierat a bezprostredného prostredia," hovorí Martiny Hannah-Marie.

Štúdia tiež ukazuje, že celosvetovo je distribuovaných viac latentných génov rezistencie ako génov získanej rezistencie. Rovnaký počet je len v subsaharskej Afrike.

"Vo všeobecnosti si nemyslím, že sa musíme príliš obávať väčšiny latentných génov antimikrobiálnej rezistencie, ale myslím si, že niektoré z nich budú v určitom bode spôsobovať problémy a radi by sme vedeli, ktoré z nich. Pretože s týmito znalosťami môžeme možno predpovedať, ktoré baktérie môžu byť v budúcnosti zastavené akými liekmi," hovorí Hannah-Marie Martiny; Pohľad, ktorý zdieľa aj Patrick Munk.

"Ako sa vyvíjajú nové antibiotiká - proces, ktorý trvá mnoho rokov - baktérie už možno vynašli nové "nožnice", ktoré ich môžu zničiť. Ak dokážeme študovať oba typy génov v priebehu času, možno budeme schopní zistiť, ktoré z latentných génov sa stanú problematickými génmi rezistencie, ako vznikajú a ako sa šíria v regióne a baktériách, a týmto spôsobom znížiť záťaž antimikrobiálnej rezistencie," hovorí Patrick.

Latentná antibiotická rezistencia mapovaná pomocou funkčnej metagenomiky

Existuje niekoľko spôsobov, ako otestovať, či gény poskytujú rezistenciu voči antibiotikám, a to prostredníctvom predpovedí založených na AI a laboratórnych experimentov. Počítačové predpovede však zahŕňajú určitú neistotu, ktorá môže tiež skresliť interpretáciu výsledkov.

Gény latentnej rezistencie sa identifikujú extrakciou DNA zo vzorky a následným testovaním náhodných fragmentov DNA, aby sa určilo, či môžu spôsobiť antimikrobiálnu rezistenciu. Metóda sa nazýva funkčná metagenomika a zahŕňa vkladanie fragmentov DNA do neškodnej baktérie. Baktérie, ktoré prežili, museli dostať kúsok DNA, ktorý poskytuje odolnosť. To nevyhnutne neznamená, že fragment DNA sa môže prirodzene pohybovať medzi baktériami v prostredí.

Rozdiel medzi génmi latentnej rezistencie a génmi získanej rezistencie je práve v tom, že o génoch získanej rezistencie je známe, že sú schopné preskočiť na nových bakteriálnych hostiteľov, zatiaľ čo gény latentnej rezistencie môžu v laboratóriu preskočiť na nových bakteriálnych hostiteľov. Či sa im to v prostredí nakoniec podarí, však vedci zatiaľ nevedia.

"Našou obavou je, že niektoré gény latentnej rezistencie sa stanú génmi získanej rezistencie a sú tak schopné preskočiť na rôznych bakteriálnych hostiteľov v prostredí. Najmä preto, že výskum tiež ukazuje, že sú prítomné vo veľkom počte na toľkých miestach po celom svete. Preto by sme ich radi zaradili do dohľadu," hovorí Patrick Munk.

Výskumníci zatiaľ nevedia, do akej miery sa gény latentnej rezistencie vyvinú na problematické gény získanej rezistencie. Komplexné monitorovanie génov latentnej aj získanej rezistencie pomôže zodpovedať túto otázku.

Môže zabrániť liečbe infekčných chorôb

Klasickým spôsobom, ako sa spoločnosť dozvedá o génoch získanej rezistencie, sú infekčné choroby, ktoré sa kvôli rezistencii nedajú liečiť antibiotikami. V Národnom potravinovom inštitúte DTU existuje veľká zbierka génov rezistencie (vložiť odkaz:), ktorú používajú lekári a výskumníci na celom svete, keď potrebujú určiť, či je baktéria odolná voči antimikrobiálnym látkam. V tejto štúdii bola kvantifikovaná prítomnosť všetkých rôznych génov rezistencie vo vzorkách odpadových vôd, aby sa určila ich geografická a ekologická distribúcia.

Znečistenie prostredia určuje antimikrobiálnu rezistenciu

Prostredie pôsobí ako rozhodca v neustálych pretekoch o elimináciu, pokiaľ ide o odolné baktérie. Keď sú prítomné antibiotiká, citlivé baktérie umierajú ako prvé. Niekoľko baktérií, ktoré spočiatku nesú gén rezistencie, prežije a množí sa. Nasledujúce faktory prostredia ovplyvňujú napríklad to, ktoré baktérie umierajú a ktoré prežívajú:

• Rückstände von Antibiotika in der Umwelt (aus Krankenhäusern, der Landwirtschaft, Abwasser) hemmen oder töten anfällige Bakterien und verschaffen resistenten Bakterien einen Vorteil, da sie sich leichter verbreiten können.
• Desinfektionsmittel und Biozide können bei wiederholter oder längerer Einwirkung Bakterien selektieren, die diese Mittel vertragen. Diese Bakterien tragen oft auch Gene, die eine antimikrobielle Resistenz verleihen.

Zdroje: