Антимикробная резистентность (АР) считается "тихой пандемией", которая является причиной более 700 000 смертей в год; эта цифра может вырасти до 10 миллионов к 2050 году, если не будут приняты меры.
Использование или, скорее, неправильное использование противомикробных препаратов в стационарах давно признано основной причиной распространения генов резистентности к противомикробным препаратам (ARGs), и это стало еще более очевидным во время пандемии SARS-CoV-2, когда противомикробные препараты часто назначались без необходимости для профилактики вторичных инфекций.
В последние годы производство продуктов питания и сельское хозяйство, наряду с другими видами антропогенной деятельности, усугубили эту проблему. В то время как влияние клинического применения противомикробных препаратов и резистентности хорошо документировано, вклад других источников и их соответствие общей распространенности АР менее понятен. Основная проблема АР осложняется динамичной передачей АР, что приводит к созданию резервуаров ARG на различных этапах пищевой цепи.
Цель данного обзора - рассказать об исследованиях, посвященных АР по всей пищевой цепи, от фермы до стола. В общей сложности на эту тему недавно было опубликовано несколько научных статей из Китая, Индии, Бразилии, Малайзии, Испании, Ирана, Египта и Южной Африки.
Чтобы продемонстрировать, что сельскохозяйственные животные являются важнейшим источником распространения АР, Ву и др. оценили распространенность сальмонеллы в убойном цехе для свиней в Китае и обнаружили, что наиболее загрязненными сальмонеллой были зоны деаэрации (66,66%) и разделки (57,14%). В изолятах также была обнаружена высокая частота резистентности к тетрациклину, ампициллину, хлорамфениколу и налидиксовой кислоте. Биоинформационный анализ предсказал высокое преобладание S. Typhimurium ST19 среди изолятов, также было выявлено несколько токсинов, кодирующих факторы вирулентности.
В другом исследовании, проведенном на утках в Китае, Ванг и др. обнаружили множество ARG из изолятов Escherichia coli, продуцирующих New Delhi металло-β-лактамазу (NDM). Фенотипически они показали высокую частоту резистентности к триметоприму-сульфаметоксазолу, гентамицину и фосфомицину. Эксперименты по конъюгации показали, что плазмиды, несущие blaNDM, являются переносимыми. Более того, blaNDM сосуществовал с другими ARGs, что говорит о вероятной передаче ARGs среди кишечных изолятов E. coli уток.
Аналогичное исследование Сивараман и др., проведенное на фермах аквакультуры креветок в Индии, показало, что изоляты E. coli и Klebsiella pneumoniae, продуцирующие β-лактамазы расширенного спектра (ESBL), были резистентны к цефотаксиму, тетрациклину, ципрофлоксацину и триметоприму-сульфаметоксазолу. На молекулярном уровне была выявлена высокая распространенность ARG, ответственных за придание резистентности к β-лактамазе (например, blaCTX-M), тетрациклинам, сульфаниламидам и хинолонам.
В другом исследовании, проведенном в Бразилии, Кардозо и др. также обнаружили высокую распространенность blaCTX-M в ESBL-продуцирующих E. coli и K. pneumoniae, выделенных от кур, куриного мяса и человеческих фекалий. Авторы обнаружили высокую частоту blaCTX-M-15 среди изолятов, хотя они генетически разнообразны, что позволяет предположить, что сельскохозяйственные животные и их субпродукты могут быть источником передачи ESBL-продуцирующих патогенов человеку.
В Малайзии Закария и др. сообщили, что S. enteritidis, выделенная от людей, домашней птицы и продуктов питания, была резистентна к нескольким препаратам. ARG, ответственные за резистентность к аминогликозидам и тетрациклинам, были наиболее многочисленными, в то время как другие ARG, ответственные за резистентность к ампициллину, сульфаниламидам и ципрофлоксацину, также были обнаружены. Подобно результатам, полученным Кардозо и др., изоляты S. enteritidis из различных источников обладают сходными генетическими признаками резистентности, хотя они принадлежат к разным линиям.
Чжан и др. также обнаружили резистентность к аминогликозидам у изолятов Campylobacter из куриного и свиного мяса в Китае. Были определены соответствующие ARG, а конъюгационные эксперименты подтвердили возможность передачи резистентности к аминогликозидам среди штаммов C. jejuni. Также был охарактеризован фрагмент гена, ответственный за повышенную резистентность у реципиентных штаммов.
Другое исследование резистентности к аминогликозидам, проведенное Лу и др., показало, что уровень распространенности штаммов Salmonella, несущих фермент метилирования 16S рРНК (armA), составлял 1,1/1000 и 8,7/1000 среди амбулаторных пациентов и изолятов из продуктов питания или окружающей среды, соответственно. Все штаммы Salmonella, несущие armA, были резистентны к нескольким препаратам. Было установлено, что ген armA переносится плазмидой и может быть передан E. coli и Acinetobacter baumannii. Важно отметить, что штаммы, выделенные от амбулаторных пациентов, были генетически более идентичны штаммам от домашней птицы, чем от свиней, что позволяет сделать вывод о том, что потребление домашней птицы является достоверным источником инфекции.
В Египте Сабер и др. исследовали метициллин- и ванкомицин-резистентный Staphylococcus aureus (MRSA и VRSA), выделенный из готового к употреблению мяса и от работников пищеблока. Изоляты MRSA были резистентны к цефепиму, пенициллину, ампициллин-сульбактаму, ципрофлоксацину, нитрофуронтоину и гентамицину, а у VRSA были обнаружены гены устойчивости VanA и VanB. Важно отметить, что эти изоляты могут образовывать биопленку, и в них присутствуют несколько биопленкообразующих генов, что предполагает больший риск колонизации и распространения.
В Южной Африке Рихтер и др. обнаружили множественную лекарственную резистентность у ESBL/AmpC β-лактамаз (AmpC), продуцирующих E. coli, K. pneumoniae, Serratia fonticola и S. enterica, выделенных из шпината и ирригационной воды. Были обнаружены гены, обуславливающие резистентность к различным классам антибиотиков, причем наиболее доминирующими были типы blaCTX-M-15 и blaACT. Анализ in silico предсказал высокое сходство с патогенами человека для всех штаммов, что предполагает загрязнение, вызванное антропогенной деятельностью.
Крупномасштабный анализ резистома геномов Campylobacter spp., проведенный Кобо-Диасом и др., выявил в их геномах детерминанты резистентности к β-лактамам, тетрациклинам, хинолонам и аминогликозидам, многие из которых также часто встречаются вместе с генами, придающими резистентность к другим антибиотикам. Геномы изолятов от людей, пищевых животных и продуктов питания содержат более высокую частоту ARG, ответственных за резистентность к тетрациклинам и хинолонам, что, возможно, связано с интенсивным использованием этих препаратов в ветеринарии и клинических условиях.
Ли и др. секвенировали три изолята Listeria innocua из пищевых продуктов с множественной лекарственной резистентностью. В отличие от L. monocytogenes, вызывающего листериоз, L. innocua не является инфекционным, но авторы идентифицировали ARG участки как в хромосомах, так и в плазмидах. Все изоляты содержат профиль патогенности 4 (LIPI-4), а филогенетический анализ показал, что они имеют общее происхождение, что позволяет предположить возможность передачи. Данное исследование выступает за проведение эпиднадзора за неинфекционными штаммами для выявления их происхождения и, соответственно, отслеживания распространения АР в продуктах питания.
В больницах тигециклин и колистин являются антибиотиками последнего выбора. В связи с этим Могхими и др. исследовали механизмы резистентности к тигециклину и обнаружили, что многие невосприимчивые изоляты Klebsiella pneumoniae, полученные от людей, сельскохозяйственных животных и/или в лабораторных селекционных экспериментах, резистентны к комбинированному лечению тигециклином и колистином. Все изоляты от людей несли гены карбапенемазы, при этом была выявлена высокая частота мутаций в генах, приводящих к повышенной экспрессии эффлюксного насоса AcrAB. Поскольку тигециклин не используется в животноводстве, обнаружение резистентности к тигециклину в изолятах от животных представляет собой клиническую проблему.
В настоящее время все чаще ищут экологически устойчивые подходы для устранения ARGs в животноводстве, и в этой связи Пенг и др. сообщили, что обработка навоза животных высокой температурой эффективно снижает количество ARGs, попадающих в почву. Авторы показали, что численность ARG в почвах, содержащих куриный навоз, была в 1,41 раза выше, чем в почвах, содержащих остатки переработанных грибов, но эта разница была сведена на нет, когда использовалась почва с добавлением куриного навоза, подвергнутая термической обработке.
Материалы, представленные в данном обзоре, включали в себя различные подходы к коллективному улучшению нашего понимания АР между различными компонентами пищевой цепи, начиная с ферм и заканчивая потребителями. Благодаря горизонтальному обмену генами по пищевой цепи, ARG неизбежно взаимодействуют с микробиомами человека, поэтому мы надеемся, что данный обзор послужит стимулом для дальнейших исследований и позволит установить или расширить эпиднадзор за АР в сельском хозяйстве, окружающей среде и системах пищевой промышленности.
