Antybiotyki są uważane za jedno z największych osiągnięć medycyny XX w. Ich wprowadzenie do użycia zmniejszyło śmiertelność z powodu infekcji bakteryjnych i przyczyniło się do wydłużenia długości życia. Jednak konsekwencją ich masowego stosowania u ludzi i zwierząt jest pojawianie i upowszechnianie się szczepów opornych na działanie tych leków. Jak oszacowano, w 2019 r. z powodu oporności na antybiotyki umarło 4,95 mln ludzi na świecie, w tym blisko milion dzieci.

Oprócz nadmiernego i niewłaściwego stosowania antybiotyków u zwierząt i ludzi, czynnikiem sprzyjającym szerzeniu się oporności na te leki mogą być zmiany środowiskowe. Wśród nich wymieniają ocieplający się klimatu, emisję pestycydów i metali ciężkich, zanieczyszczenie mikroplastikiem oraz zmiany różnorodności mikrobiologicznej - informują polscy naukowcy na łamach czasopisma "Environmetal Pollution" (DOI: 10.1016/j.envpol.2024.123649).

"Po pierwsze, w warunkach rosnących temperatur możemy oczekiwać większej częstości infekcji bakteryjnych i zatruć pokarmowych, pociągającej za sobą wzrost spożycia antybiotyków. Po drugie, w warunkach podwyższonych temperatur łatwiej zachodzi horyzontalny transfer genów, który polega na przeniesieniu informacji genetycznej zapisanej w plazmidach. Może on zachodzić między bakteriami tego samego lub innego gatunku. Jest to jedna z najważniejszych dróg szerzenia się genów oporności na antybiotyki. Po trzecie, ekstremalne zjawiska pogodowe, będące następstwem zmieniającego się klimatu, mogą uszkadzać infrastrukturę kanalizacyjną, uwalniając nieoczyszczone ścieki. A te są istotnym źródłem antybiotyków i opornych na nie bakterii. W rezultacie pula genów oporności w środowisku ulega wzbogaceniu. I po czwarte, ocieplający się klimat to narastający problem dostępu do bezpiecznej wody pitnej, zwłaszcza w regionach o niższym rozwoju gospodarczym. Może on pociągać za sobą wzrost stosowania antybiotyków, jak i narażać ludzi na spożywanie wody zanieczyszczonej nimi i opornymi na nie bakteriami" – wyjaśnia główny autor pracy, prof. Piotr Rzymski z Zakładu Medycyny Środowiskowej Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu, w informacji przekazanej PAP i serwisowi Nauka w Polsce.

Autorzy analiz zwracają uwagę, iż antybiotykoodporność promować może również zanieczyszczenie mikroplastikiem. Jego hydrofobowa powierzchnia sprzyja rozwijaniu się bakterii i prawdopodobnie dlatego w jego obecności szybciej pomiędzy bakteriami zachodzi horyzontalny transfer genów. Mikroplastik może również adsorbować antybiotyki i transportować je, wraz z opornymi na nie bakteriami, na większe odległości, zwłaszcza w środowisku wodnym. "Obecność genów oporności stwierdzono na powierzchni mikroplastiku występującego zarówno w ekosystemach wód słodkich i słonych, odciekach z wysypisk i składowisk, a także w glebie uprawnej" – tłumaczy prof. Rzymski.

Narażenie bakterii na pestycydy i metale ciężkie w środowisku może z kolei prowadzić do pojawienia się i upowszechniania się mechanizmów zmniejszających toksyczność tych związków chemicznych. "Okazuje się, że mechanizmy te, opierające się np. o enzymy uczestniczące w degradacji organicznych pestycydów lub pompy efluks, pozwalające na usuwanie szkodliwych związków z komórki bakteryjnej, mogą zarazem odgrywać rolę w zmniejszaniu wrażliwości bakterii na wybrane klasy antybiotyków. Tego efektu nie można ignorować, biorąc pod uwagę, iż działalność człowieka każdego roku przyczynia się do emisji metali takich jak rtęć, kadm i ołów, które mogą długotrwale pozostawać w glebie i wodzie i kumulować się w organizmach żywych, a tylko w 2020 r. globalne zużycie pestycydów w rolnictwie sięgnęło 2,7 mln ton składników aktywnych" – zauważa prof. Rzymski.

Badacze wskazują również na istotną rolę wysokiej różnorodności mikrobiologicznej w ograniczaniu szerzenia się oporności na antybiotyki w środowisku. Tworzy ona biotyczną barierę, opierającą się na wykształconych zależnościach pomiędzy organizmami tworzącymi zbiorowisko, efektywnym wykorzystywaniu puli substancji odżywczych i występowaniu organizmów, które mogą skutecznie kontrolować rozwój bakterii opornych na antybiotyki. Jeżeli różnorodność jest niska, inwazje bakterii antybiotykoopornych i proces rozprzestrzeniania się genów oporności wśród autochtonicznych mikroorganizmów może zachodzi szybciej. Degradacji różnorodności mikrobiologicznej sprzyjają natomiast zmiany klimatu, chemizacja środowiska i jego fizyczne przekształcanie.

"Cele zdrowia publicznego i ochrony środowiska są zbieżne, muszą się uzupełniać i wzmacniać. Oporność na antybiotyki i zmiany środowiskowe są jednymi z największych wyzwań dla ludzkości w XXI w. i powinniśmy je rozwiązywać wspólnie, a nie osobno" – podsumowuje współautor publikacji, prof. Andrzej Fal, prezes Polskiego Towarzystwa Zdrowia Publicznego.

Rosnącym wyzwaniem są bakterie oporne na więcej niż jeden celowany antybiotyk oraz na tzw. antybiotyki ostatniej szansy. Szczególne zagrożenie stanowią m.in. wielolekooporne prątki gruźlicy, oporne na metycylinę szczepy gronkowca złocistego, enterokoki i Clostridioides difficile oporne na wankomycynę, enterobakterie oporne na karbapenemy i Gram-ujemne bakterie oporne na kolistynę.(PAP)

Nauka w Polsce

zan/ agt/