Розігнатися за кордоном на суші. Роль дикої природи у розповсюдженні антимікробної стійкості

Кетрін Е. Арнольд

Департамент навколишнього середовища, факультет наук, Йоркський університет, Геслінгтон, Йорк YO10 5NG, Великобританія

Нікола Дж. Вільямс

Департамент епідеміології та здоров'я населення, Інститут інфекції та глобального здоров'я, кампус Ліахерст, Ліверпульський університет, Нестон CH64 7TE, Великобританія

Школа ветеринарної медицини та науки, Ноттінгемський університет, кампус Саттон Бонінгтон, Саттон Бонінгтон, Лестершир LE12 5RD, Великобританія

Кетрін Е. Арнольд

Нікола Дж. Вільямс

Анотація

1. Вступ

Зростаюча людська популяція та зростаюча фрагментація природних середовищ існування неминуче змушують живу природу мати більший контакт, як прямий, так і непрямий, з людьми та їх худобою, тим самим збільшуючи можливості передачі інфекції між популяціями та всередині них [1]. Хоча було досягнуто певного прогресу в розумінні епідеміології інфекцій, що спричиняють різноманітні хазяї, що охоплюють дику природу [2], менше уваги приділяється ролі диких тварин в екології та розвитку антимікробної стійкості (АМР) [3,4]. Хоча АМР вважається одним із найбільших викликів глобальній безпеці здоров'я [5], на сьогоднішній день більшість досліджень АМР базуються на клінічних умовах [6]. Відносно мало відомо про потік та долю АМР у природному середовищі [7], особливо у високомобільних видів, які можуть діяти як ефективні диспергатори АМР [3,4] (рис. 1). У цьому огляді ми обговорюємо можливу роль дикої природи у розповсюдженні AMR, зокрема, як дика природа може придбати та транспортувати AMR та потенціал для передачі AMR людям та худобі.

Рисунок 1. Розповсюдження АМР по ландшафту: між людськими громадами, лікарнями, очисними спорудами, фермами та довкіллям, у тому числі за допомогою дикої природи (адаптовано за [6]). (Інтернет-версія у кольорі.)

2. Антимікробна стійкість

Екологія AMR ускладнюється горизонтальним поширенням генів, що кодують AMR, через спільноти різних видів і навіть родів бактерій через мобільні генетичні елементи, такі як плазміди (позахромосомні молекули ДНК). Ці мобільні генетичні елементи часто кодують кілька генів, забезпечуючи стійкість до антимікробних препаратів та, дійсно, інших хімічних факторів, що впливають на навколишнє середовище, включаючи метали та дезінфікуючі засоби. Отже, вплив одного антимікробного препарату (або іншого стресового фактору) може відібрати для всіх кодованих генів і, отже, швидку появу стійкості до різних препаратів [6]. Таким чином, дика природа та інші бактерії навколишнього середовища, яких ніколи не було встановлено, що заражають людей, можуть за допомогою горизонтального перенесення генів обмінюватися механізмами стійкості з патогенами людини [11,12] (але див. [13]).

3. Потенційні джерела протимікробної стійкості навколишнього середовища до дикої природи

Після вибору резистентності серед осіб (людей чи одомашнених тварин), які отримували антимікробні засоби [10], пацієнт виводить як стійкі бактерії, так і антимікробні препарати (рисунок 1). Вони можуть розпорошуватись у навколишньому середовищі, наприклад, у стічних водах, що закачуються у річки [14] та розповсюджуються мули стічних вод як добриво, або у фекаліях обробленої худоби та домашніх тварин [15,16] (рис. 2). Стіки та стіки з полів часто в кінцевому підсумку впадають у море, в результаті чого лимани, прибережні води та пляжі забруднюються фекаліями [14] (рисунок 1). Це може бути критичною точкою контакту, коли люди та морські тварини, а також кулики та морські птахи зазнають впливу АМР [19]. Швидко розростається галузь аквакультури - ще одне джерело AMR та протимікробних речовин для навколишнього середовища: риба та морепродукти, вирощувані в деяких країнах, де вживання антимікробних препаратів є високим і погано регулюється, особливо схильні до перенесення медично значущих стійких патогенів [4,20].

Рисунок 2. Антимікробна стійкість у дикій природі на молочних фермах у Чеширі, Великобританія. Структури опору кишкова паличка з фекалій великої рогатої худоби, гризунів (головним чином Myodes glaroelus і Apodemus sylvaticus), порівнювали диких птахів (переважно вороб’їв) та інших диких ссавців (переважно борсуків та лисиць). (a) Відсоток фекальних зразків, що містять Кишкова паличка стійкий щонайменше до одного антибіотика на шести різних фермах (i – vi). () Відсоток Кишкова паличка ізольовані від кожної групи тварин, стійких до різних антибіотиків або стійких до різних препаратів. Випробовували стійкість до таких антибіотиків: ампіцилін (ампер), левоміцетин (хлор), тетрациклін (тет), триметоприм (trm) та налідиксинова кислота (нал), а також MDR (стійкість до декількох препаратів, що визначається як стійкість до трьох або більше випробувані антибіотики). Всі тести на чутливість проводились згідно з рекомендаціями Британського товариства антимікробної хіміотерапії [17]. Детальніше про методи див. У електронному додатковому матеріалі. Малюнок адаптовано за [18]. (Інтернет-версія у кольорі.)

Еволюція AMR не обов’язково зупиняється в шлунково-кишковому тракті тварин (включаючи людей), які перебувають на лікуванні; багато протимікробні засоби можуть виводитися в активній формі та зберігатись у навколишньому середовищі [21]. Таким чином, постійний вплив антимікробних препаратів, наприклад, у стічних водах, може зберегти селективну перевагу АМР та сприяти розповсюдженню детермінантів стійкості та стійких бактерій у навколишньому середовищі. Існує додатковий ризик від місць, сильно забруднених екскрементами, таких як інтенсивні ферми та очисні споруди. Місця з великою кількістю та різноманітністю бактерій забезпечують високу щільність бактеріальних господарів та відмінні умови для горизонтальної передачі генів AMR від коменсальних або навколишніх середовищ до патогенних бактерій [22]. Зрозуміло, що, особливо в районах з густою популяцією людей чи худоби, існує безліч джерел та підсилювачів AMR. Якщо гени та бактерії AMR переносяться в кишечнику дикої природи, а в поєднанні з неадекватним поводженням з відходами та переміщенням тварин на велику відстань, існує можливість для дикої природи транспортувати нові та нові гени AMR по всьому світу [14] (рис.

4. Структури зараження протимікробною інфекцією в дикій природі

Зі збільшенням тиску з боку розширення людської популяції дикі тварини все більше змушені шукати ресурси, забруднені людським «забрудненням патогенами» [2,14]. Тож не дивно, що АМР часто описували у дикій природі, яка перебуває в домашніх умовах [11]. AMR був виявлений, особливо серед бактерій коменсальної кишки, у диких ссавців, птахів, рептилій та риб, причому показники поширеності та стійкості різняться залежно від видів, місцезнаходження та, можливо, часу (наприклад, [3,20,23–27]). Поточні дані про АМР у дикій природі здебільшого складаються із серії «моментальних знімків», що підтверджують наявність резистомів (усіх генів стійкості до антибіотиків, що містяться у мікробів [13]) у цих тварин, але небагато іншого. Однак нечисленні дослідження, які виявляють потенційні джерела AMR і можуть проводити порівняння місць, що відрізняються забрудненням, дають уявлення про можливість дикої природи розповсюджувати клінічно значущі AMR.