Новости

Очистные сооружения являются важнейшей инфраструктурой, защищающей здоровье человека и окружающей среды путем санации воды.     Однако они представляют собой очень сложные системы, которыми трудно управлять. Процесс очистки подвержен постоянным изменениям, его трудно стабилизировать в течение длительного времени, и он выделяет значительное количество парниковых газов. Поэтому существует острая необходимость в прогнозировании поведения сложного микробиома сточных вод, что позволит лучше контролировать процесс очистки и совершенствовать его инженерное обеспечение. Исследователи из группы системной экологии Люксембургского центра биомедицины, статья которых опубликована в журнале Nature Ecology and Evolution, разработали новый подход к моделированию, позволяющий предсказывать динамику и функции таких микробных сообществ на несколько лет вперед.    Одна из насущных проблем заключается в точном предсказании динамики микробных сообществ, определяющих процесс очистки, что необходимо для более эффективного управления им и обеспечения его эффективности. В своем последнем исследовании группа ученых вплотную занялась решением этой проблемы, разработав новую схему, позволяющую делать такие прогнозы с точностью до трех лет вперед. Для своей работы исследователи использовали уникальный набор образцов, которые еженедельно собирались на очистных сооружениях в течение полутора лет. Затем они получили широкий спектр молекулярных метаомических данных по каждому образцу и объединили их с экологической информацией, собранной для данного объекта.    Метаомика позволяет ученым одновременно изучать все геномы, транскриптомы и протеомы микробного сообщества, что дает полное представление о его функционировании и взаимодействии с окружающей средой. "Данные метаомики в мельчайших подробностях отражают информацию о численности, активности и метаболизме широкого спектра микробов, обитающих на очистных сооружениях, как известных, так и неизвестных", - поясняет Франческо Делогу, первый автор публикации.    Используя математическое и статистическое моделирование, исследователи смогли свести огромное количество данных только к 17 фундаментальным параметрам, которые представляют собой ключевые движущие силы микробного сообщества и могут быть использованы для прогнозирования его состава и активности на годы вперед. Такой подход может быть использован для прогнозирования времени и места возникновения потенциальных проблем, таких как пенообразование или появление патогенных микроорганизмов, и принятия контрмер. "Для консолидации разнообразных слоев информации мы использовали строгий подход к извлечению релевантной информации за определенный период времени. Мы использовали передовые методики анализа, в том числе компьютерный инструмент прогнозирования Prophet, и подтвердили точность наших прогнозов с помощью дополнительных образцов", - рассказал Делогу.    "Благодаря нашей работе микробиомы, определяющие биологическую очистку сточных вод, больше не являются "черным ящиком", - пояснил он. "Теперь эта стратегия может быть применена к другим экосистемам, будь то микробиом кишечника человека или микробные сообщества в нетронутой среде, подвергшейся возмущению. Это очень важно для прогнозирования микробных экосистем и того, как на них влияют глобальные изменения окружающей среды".    Новый подход имеет ряд важных последствий для будущего очистки сточных вод и для биотехнологических процессов, в которых используются микробиомы. Возможность прогнозирования и, соответственно, предотвращения проблем на станциях биологической очистки сточных вод может привести к повышению их надежности и эффективности, снижению затрат и уменьшению воздействия на окружающую среду. Этот новый подход может также привести к разработке новых и более эффективных стратегий очистки, улучшая общее качество очищенной воды и способствуя оздоровлению окружающей среды. Кроме того, полученные результаты могут иметь значение и для других областей, таких как производство биоэнергии и восстановление окружающей среды.    Благодаря более глубокому пониманию реакции микроорганизмов на условия окружающей среды ученые смогут разработать новые способы использования их потенциала. Наконец, этот же подход может быть использован для прогнозирования здоровья и динамики микробиома человека в зависимости от изменения рациона питания, приема лекарств и воздействия окружающей среды.    "Наше последнее исследование решает одну из основных задач нашей группы - точное прогнозирование поведения микробиомов. В качестве следующего важного шага мы намерены использовать наши возможности прогнозирования для рационального управления микробиомами на очистных сооружениях и в других областях", - отмечает Делогу.

Лучшее обучение владельцев кошек, более активное общение с ветеринарными врачами, расширение выбора лекарственных препаратов и более дешевые средства быстрой диагностики могут помочь улучшить использование антимикробных препаратов у кошек, что имеет важные последствия для роста резистентности к антимикробным препаратам у животных и людей, говорится в статье исследователей из Корнелльского Университета.    В недавней работе, опубликованной в этом месяце в журнале Американской ветеринарной медицинской ассоциации (JAVMA), исследователи провели опросы, чтобы выяснить, как взгляды владельцев кошек и ветеринаров могут способствовать чрезмерному использованию единственного инъекционного антимикробного препарата длительного действия для кошек, называемого цефовецином.    Хотя цефовецин обладает широким спектром действия и более удобен для применения, пероральные антимикробные препараты могут быть дешевле, иметь более узкий спектр действия и обеспечивать более короткую продолжительность лечения. Это важно, поскольку длительное воздействие антибиотиков дает патогенным микроорганизмам больше возможностей для приобретения резистентности. "Я могла бы назначить всего три-пять дней приема таблеток при инфекции мочевыводящих путей по сравнению с инъекцией цефовецина, который в эффективных концентрациях действует семь и более дней, но сохраняется в субтерапевтических концентрациях в течение двух месяцев, - говорит ведущий автор исследования Кейси Кейзер.    Заставить кошек принимать пероральные препараты бывает непросто, хотя ветеринары считают, что владельцы кошек борются с этим гораздо чаще, чем они сами. По данным опроса, 60% владельцев кошек считают, что давать кошкам лекарства сложно, а 20% - невозможно. С другой стороны, меньше владельцев кошек сообщили, что у них есть хотя бы одна кошка, которой они с трудом дают таблетки (31% сообщили о трудностях и 9% - о невозможности) или жидкие лекарства (20% сообщили о трудностях и 5% - о невозможности). Если ветеринарные врачи думают, что "большинство моих клиентов не могут дать лекарство своим кошкам", то они с большей вероятностью дадут более интенсивное, "более мощное оружие" [укол цефовецина]", - отмечает Кейзер.     Опрос также показал, что некоторые ветеринарные врачи считают, что пожилым владельцам кошек трудно давать пероральные препараты, но это предубеждение не подтверждается самими владельцами кошек. В тех случаях, когда владельцам кошек было трудно сдерживать своих питомцев или они получали царапины и не могли дать пероральный препарат, только 65% из них после этого говорили с ветеринарами о том, как лучше давать своим питомцам лекарства, хотя в целом они доверяли своим ветеринарам как источникам информации о здоровье кошек. "Если есть область, в которой мы можем помочь ветеринарным врачам предвидеть потребности владельцев кошек, поскольку владельцы кошек могут не общаться, мы можем активно обучать владельцев кошек и помогать им более успешно давать пероральные препараты, которые менее проблематичны с точки зрения антибиотикорезистентности", - отмечает Кейзер.    Важно отметить, что владельцы кошек также были готовы к тому, чтобы их информировали о рисках и преимуществах различных антибиотиков. При выборе между инъекцией, таблетками или жидкостью примерно три из четырех владельцев кошек сказали, что предпочитают инъекцию. Но когда им сообщили, что инъекции могут привести к развитию резистентности к противомикробным препаратам, угрожающей животным и людям, трое из четырех были готовы попробовать пероральный препарат. "Это подчеркивает, что мы, ветеринарные врачи, можем просвещать владельцев кошек и помогать им делать более правильный выбор при использовании антибиотиков", - считает Кейзер. По мнению авторов, простая демонстрация того, как надо держать кошку и успешно давать ей пероральные препараты, могла бы снизить использование цефовецина.    Понимание ветеринарными врачами своей роли в проблеме резистентности к антимикробным препаратам было разным: некоторые из них знали об общих рисках, но преуменьшали свою роль в их возникновении. Предыдущие исследования показали, что широкая общественность имеет ограниченное представление о проблеме резистентности к противомикробным препаратам. Ветеринарные врачи также сообщили, что они могут согласиться на назначение цефовецина, беспокоясь о сопутствующих заболеваниях у пожилых кошек, когда клиенты отказываются от дорогостоящих диагностических исследований, когда они не уверены в лечении и когда клиенты настойчивы.    Диагностические тесты позволяют правильно выбрать антибиотик и являются важнейшим инструментом рационального использования антимикробных препаратов. Ветеринарные врачи и клиенты могут отказываться от проведения анализов, поскольку они требуют много времени и стоят дорого: в 2021 г. в США средняя стоимость бактериального посева и анализа на чувствительность к нему составила около 160 долл. Без тестирования цефовецин может восприниматься как наиболее простая альтернатива, хотя и не идеальная.