«Устойчивость к противомикробным препаратам представляет собой глобальную угрозу для здоровья человека и животных, поскольку бактерии теперь устойчивы к антибиотикам в крайнем случае, включая карбапенемы и полимиксины», — сказал автор-корреспондент Эд Топп, доктор философии, главный научный сотрудник отдела сельского хозяйства и агропродовольствия, Канада, Лондон. , Онтарио, описывая мотивацию исследования.Антибиотики попадают в системы растениеводства благодаря внесению навоза домашнего скота, которому вводят антибиотики для поддержания здоровья в условиях скученного производства. Антибиотики также попадают в пахотные земли, когда отходы жизнедеятельности человека используются в качестве удобрения, а также непосредственно от домашнего скота на пастбищах. (Раньше животным давали определенные антибиотики, чтобы способствовать более быстрому росту, но Топп сказал, что и в Канаде, и в США правила теперь запрещают это, и его эксперименты не включали эти антибиотики.)
В исследовании Топп и его сотрудники, включая первого автора Кэлвина Лау, доктора философии, приглашенного научного сотрудника отдела сельского хозяйства и агропродовольствия, Канада, подвергали фермерские участки воздействию антибиотиков в течение периода до 16 лет.В конечном итоге исследовательская группа Топпа взяла пробы почвы с участков, извлекла ДНК и клонировала большие фрагменты этой ДНК в штамм кишечной палочки, чувствительный к большинству антибиотиков.
Затем они поместили большое количество E. coli на среду, содержащую один из нескольких антибиотиков, в том числе из классов макролидов, ?-лактамов и сульфаниламидов.«Любые выросшие колонии предположительно содержат клонированный фрагмент, который оказывает сопротивление», — сказал Топп. «Мы получили в общей сложности 36 генов устойчивости к антибиотикам из устойчивой к антибиотикам E. coli».
Исследователи сравнили гены устойчивости с известными в настоящее время генами устойчивости. Некоторые из полученных результатов не были новыми. Другие были похожи на существующие гены устойчивости, но не в точности такие же.
Некоторые закодированы для насосов оттока нескольких лекарств, которые представляют собой механизмы устойчивости к нескольким лекарствам, встроенные в бактериальную мембрану, которые выкачивают определенные антибиотики из бактерий. «В некоторых случаях последовательности ДНК [в генах] были непохожими на какие-либо известные», — сказал Топп.В одном случае исследователи обнаружили новый ген, придающий устойчивость к макролидным антибиотикам, который представлял собой небольшой пептид, богатый пролином, из 61 остатка, сказал Топп.
Механизм сопротивления еще предстоит определить.«Результаты этих исследований установят риск заражения сельскохозяйственных культур, потенциальное повышение устойчивости к противомикробным препаратам у бактерий окружающей среды и влияние антибиотиков на нецелевые микроорганизмы, которые лежат в основе многих услуг, предоставляемых экосистемами», — сказал Топп.
Например, если данные показывают, что стоки от очистки городских вод, от навоза животных или от заводов по производству фармацевтических препаратов вызывают селекцию устойчивых к антибиотикам бактерий в окружающей среде, это может оправдать обработку таких потоков сточных вод перед их внесением на пахотные земли.