Тяжелые металлы в рационе коров увеличивают устойчивость патогенов к антибиотикам

Молочные коровы, подвергавшиеся в течение нескольких лет воздействию питьевой воды, загрязненной тяжелыми металлами, несут больше патогенов, содержащих гены устойчивости к противомикробным препаратам, они способны переносить различные антибиотики и выжить.

Это открытие сделала группа ученых, которая провела исследование на двух молочных стадах в Бразилии через 4 года после прорыва дамбы, содержащей горнодобывающие отходы, и выявляет угрозу для здоровья человека, утверждают исследователи.

По словам Эрики Ганды, доцента кафедры микробиомов пищевых животных, Пенсильванский университет, исследование является первым, показывающим, что длительное сохранение тяжелых металлов в окружающей среде может вызвать генетические изменения и помешать сообществам микроорганизмов, которые колонизируют молочных коров.

«Наши результаты важны, потому что, если устойчивость к противомикробным препаратам передается через пищевую цепочку, потребление молока или мяса, это будет иметь серьезные последствия для здоровья человека», — сказала она. «Мы увидели, что, когда в окружающей среде присутствует загрязнение тяжелыми металлами, существует потенциал для увеличения количества так называемых «супербактерий».

Заявление Всемирной организации здравоохранения поддерживает утверждение Ганды о том, что устойчивость к противомикробным препаратам является одной из 10 основных угроз общественному здоровью в мире, с которыми сталкивается человечество. Устойчивость возникает, когда бактерии, вирусы, грибки и паразиты меняются с течением времени и больше не реагируют на лекарства, что затрудняет лечение инфекций и увеличивает риск распространения болезней и смерти.

Исследование проводилось после экологического бедствия в Южной Америке, известного как катастрофа Марианской плотины. В 2015 году хвостохранилище Фундао потерпело катастрофическое повреждение и выбросило более 11 миллиардов галлонов железорудных отходов. Огромная волна токсичной грязи хлынула в бассейн реки Досе, окружающий город Мариана в Минас-Жерайсе, штате на юго-востоке Бразилии.

После этой катастрофы команда проанализировала последствия длительного воздействия загрязненной питьевой воды на молочный скот.

Чтобы прийти к своим выводам, исследователи идентифицировали гены устойчивости к противомикробным препаратам в фекалиях, рубцовой жидкости и носовых ходах 16 молочных коров в районе, загрязненном отходами железной руды через четыре года после экологической катастрофы. Исследователи сравнили образцы, взятые у этих животных, с аналогичными образцами от 16 молочных коров на незатронутой бедствием ферме, примерно в 220 милях от них.

Сообщество микроорганизмов крупного рогатого скота, постоянно подвергающегося воздействию загрязненной воды, во многом отличалось от сообщества у коров, не подвергавшихся воздействию тяжелых металлов, отметила исследователь Наталья Каррильо Гаэта, докторант и научный сотрудник кафедры профилактической ветеринарной медицины и здоровья животных Университета Сан-Паулу, Бразилия.

Она отметила, что относительное количество и распространенность генов устойчивости к бактериальным противомикробным препаратам были выше у крупного рогатого скота на ферме, пораженной тяжелыми металлами, чем у крупного рогатого скота на не зараженной ферме.

Данные, опубликованные 16 ноября в Frontiers in Microbiology, предполагают, что воздействие загрязнения тяжелыми металлами приводит к отбору бактерий, у которых есть гены устойчивости к тяжелым металлам, биоцидам и некоторым лекарствам, объяснил Гаэта.

«Мы обнаружили, что гены устойчивости к противомикробным препаратам бактерий наиболее легко обнаруживаются в образцах фекалий».

Связь между концентрацией тяжелых металлов в окружающей среде и повышенным распространением устойчивости бактерий к антибиотикам была замечена и раньше, срассказала Ганда. Он известен как «феномен сопутствующей резистентности» и характеризуется близостью между разными типами генов устойчивости, расположенными в одном и том же генетическом элементе.

«В результате этой связи перенос одного гена, обеспечивающего устойчивость к тяжелым металлам, может происходить вместе с переносом ближайшего гена, обеспечивающего устойчивость к антибиотикам, — сказала она. Следовательно, некоторые механизмы устойчивости являются общими для антибиотиков и тяжелых металлов».

Исследовательская группа Ганды работает с перспективой единого здоровья, которая фокусируется на взаимодействии между животными, людьми и окружающей средой. Она считает, что это исследование хорошо описывает проблему со здоровьем.

«В этой бразильской экологической катастрофе не только несколько человек и животных погибли в результате разрушительного наводнения, вызванного прорывом плотины, но и загрязнение окружающей среды сохранилось и передалось молочным коровам, которые потенциально могут представлять еще одну опасность для людей», — Ганда сказал. «Если эти животные будут колонизированы, устойчивые бактерии также могут добраться до людей и колонизировать их через пищевую цепочку».

Источник: Университет Пенсильвании, фото: nrc.nl