Почему антибиотики перестают действовать?

Сточные воды, сбрасываемые в водотоки станциями по очистке сточных вод, могут способствовать развитию устойчивости к антибиотикам. Широкое использование антибиотиков привело к загрязнению окружающей среды и потенциально способствовало развитию устойчивости в колониях пресноводных бактерий. Проведённое недавно исследование генетического материала бактерий из водоемов Испании выявило, что слив отходов лекарственных средств может привести к развитию устойчивости к антибиотикам у популяций, живущих в ручьях и небольших реках.

Антибиотики спасают миллионы жизней и являются основой современной медицины. Однако их активное использование привело к широкому распространению микробной устойчивости, делающей их бесполезными в борьбе с некоторыми инфекциями. Учёные всё чаще и чаще обнаруживают микроорганизмы, не реагирующие на самые распространённые антибиотики. В связи с этим Всемирная организация здравоохранения уже объявила устойчивость к антибиотиком «значительной угрозой для общественного здоровья». На данный момент около 25 тысяч жителей Европы ежегодно умирают от бактериальных инфекций, которые невозможно вылечить антибиотиками.

Около 25 тысяч жителей Европы ежегодно умирают от бактериальных инфекций, которые невозможно вылечить антибиотиками

Хотя некоторые бактерии устойчивы к антибиотикам от природы, и подобные штаммы могут развиваться естественным образом, избыточное использование антибиотиков ускоряет этот процесс. Бактерии, приобретшие устойчивость, могут передавать её другим бактериям в ходе процесса, который называется горизонтальным переносом генов. Именно он считается основной причиной распространения устойчивости к антибиотикам среди бактерий.

В то время как клиническая сторона этого вопроса активно исследуется, существует и ещё один менее изученный её аспект – экологический. Организм животных (включая человека) не полностью преобразует антибиотики в ходе обмена веществ, а значит, их остатки могут попадать в водную среду через сточные воды. Недавние исследования показывают, что концентрация антибиотиков в воде может способствовать отбору устойчивых бактерий. Отходы городских станций по очистке сточных вод также могут содержать бактерии, устойчивые к антибиотикам, или гены устойчивости.

Данное исследование представляет собой одну из немногих научных работ, посвящённых оценке устойчивости к антибиотикам в речных биоплёнках – слоях слизи, которые можно обнаружить на камнях, растениях и иных поверхностях в реках. Такие слои состоят из микроорганизмов и представляют собой прекрасную среду для внедрения бактерий, устойчивых к антибиотикам, для обмена генетическим материалом, включая и гены устойчивости.

Учёные, работу которых частично финансировал Европейский фонд регионального развития, провели оценку содержания генов устойчивости к антибиотикам у бактерий, живущих в бассейне реки Тордера на севере Испании, в которую попадают сточные воды местных очистных станций. Они искали гены, кодирующие устойчивость к основным группам антибиотиков, в образцах биопленок, собранных в четырёх ручьях выше и ниже станций очистки сточных вод по течению.

Гены, поиском которых занимались учёные, обеспечивают устойчивость к антибиотикам, которые чаще всего применяются в больницах или популярны в бытовом использовании (фторхинолонам, макролитам и сульфаниламидам). Предыдущие исследования указывали на высокую концентрацию генов в образцах воды, собранных в водоемах Средиземноморья.

Станции по очистке сточных вод необходимы, помимо прочего, для минимизации объёмов органического загрязнения, образующегося в процессе жизнедеятельности человека и способного нанести вред водоёмам и окружающей среде в целом. Несмотря на то, что в целом такие станции играют положительную роль, результаты исследований показывают, что сбрасываемые ими воды могут оказывать сильное влияние на гидрологические, физические, химические и биологические характеристики рек и ручьев.

В частности, данное исследование показало, что станции по очистке сточных вод ускоряли водоток, повышали проводимость воды и содержание в ней азота и фосфора. Они также значительно увеличивали содержание генов, отвечающих за устойчивость к антибиотикам, в колониях ниже по течению. Например, ген ermB, кодирующий устойчивость к эритромицину (лекарству против респираторных инфекций), встречался у бактерий, расположенных ниже очистительной станции по течению, в четыре раза чаще, чем у тех, которые были собраны выше. Степень выраженности изменений зависела от влияния каждой станции. Авторы работы заявляют, что выбросы со станций по очистке сточных вод способствуют распространению устойчивости к антибиотикам в реках и ручьях.

Исследователи обнаружили бактерии, обладающие генами устойчивости, на расстояниях вплоть до одного километра ниже по течению от водоочистительной станции. Это означает, что такие гены могут выживать в окружающей среде даже при отсутствии дополнительных источников заражения. Возможно, это происходит за счёт переноса генов (или бактерий, их содержащих) водным потоком, а, возможно, такие гены или бактерии попали в воду из неизвестного источника, расположенного на участке в один километр между очистительной станцией и местом замера.

Авторы работы утверждают, что для определения причин повышения устойчивости бактерий в биопленках, расположенных ниже очистительных станций по течению, к антибиотикам потребуются дальнейшие исследования. Оно может быть вызвано как бактериями, которые попадают в реки и ручьи вместе со стоками со станций, так и естественной активацией генов устойчивости в присутствии остатков антибиотиков. В целом, по словам исследователей, речные биоплёнки можно использовать в качестве индикаторов антропогенного загрязнения вод остаточными фармацевтическими продуктами.

В том случае, если станции по очистке сточных вод отрицательно влияют на качество водоёмов, например, путем увеличения содержания антибиотиков выше значения, установленного стандартом качества окружающей среды (EQS), страны-члены ЕС должны принять меры для повышения качества воды. В настоящее время EQS для загрязняющих веществ устанавливаются с учётом их токсичного (или аналогичного) влияния на живые организмы. В случае с антибиотиками следует также принять во внимание их роль в стимуляции устойчивости бактерий и степень такой устойчивости.

Наталья Блыщик, руководительница Общественного информационного центра по вопросам химической безопасности и отходов Центра экологических решений:

– Антимикробные препараты широко используются в Беларуси. Например, продажи только ципрофлоксацина (антибактериальное лекарственное средство, обладающее высокой токсичностью и устойчивостью в окружающей среде) составляют более одного миллиона упаковок в год. Остатки лекарственных средств, в том числе антибиотиков, попадают в окружающую среду Беларуси со сточными водами фармпредприятий и городов. Ещё одним крупным источником попадания антибиотиков в окружающую среду является ведение интенсивного животноводства и рыбоводства.

Предварительные результаты исследования, проводимые в настоящее время в Беларуси, позволили обнаружить повышенные концентрации некоторых антибиотиков в иловых осадках и сточной воде на выходе из городских очистных станций. Согласно мировым данным различных исследований, остатки лекарственных средств обнаруживаются и в воде питьевого качества.

Городские сточные воды имеют нестабильную и довольно низкую концентрацию лекарственных средств, чтобы говорить о создании очистки, поэтому основная задача сейчас видится в предотвращении загрязнения как такового. Предлагаем разумно использовать опасные лекарственные препараты; не покупать больше, чем необходимо; соблюдать правила хранения лекарств; если образовались непригодные к употреблению остатки, не сливать их в канализацию, а извлечь из упаковки, перемешать с другим видом отходов (например, кофейной гущей), завернуть и выбросить.