В навозе коров обнаружены новые устойчивые к антибиотикам гены

Навоз молочных коров, который обычно используется в качестве удобрения почвы на фермах, содержит удивительное количество новых генов, устойчивых к антибиотикам, из кишечных бактерий коровы.

Исследование, опубликованное в интернет-журнале Американского общества микробиологии mBio®, делает предположение, что коровий навоз является потенциальным источником новых видов генов устойчивости к антибиотикам, которые передаются к бактериям в почвах, где выращивается пища.

Тысячи генов устойчивости к антибиотикам (AR) уже определены, но подавляющее большинство из них не представляют проблему, когда обнаруживаются в безвредных бактериях. Реальное беспокойство наступает тогда, когда эти гены появляются в типах патогенных бактерий, которые вызывают пищевые заболевания или больничные инфекции.

«Поскольку существует связь между генами AR, обнаруженными в бактериях в окружающей среде и бактериях в больницах, мы хотели бы знать, какие бактерии попадают в окружающую среду по этому маршруту из навозного удобрения», – говорит Фабьен Вичман (Fabienne Wichmann), ведущий автор исследования и бывший научный сотрудник Йельского университета в Нью-Хейвене, штат Коннектикут.

Фермеры используют свежий или компостированный коровий навоз для удобрения некоторых овощных культур, что может привести к сценарию, где остаточные бактерии из навоза или их гены могут попасть в человеческую экосистему. «Является ли это маршрутом для движения этих генов от сарая к столу?», – спрашивает Джо Хэнделсман (Jo Handelsman), старший автор исследования и микробиолог в Йельском университете.

Первым шагом к ответу было определение, какие AR гены присутствуют в коровьем навозе. Команда Хэнделсмана использовала мощный метод, скрининг -плюс- секвенирование, для идентификации 80 уникальных и функциональных AR генов. Эти гены образовали лабораторный штамм бактерий кишечной палочки Escherichia, резистентный к одному из четырех типов антибиотиков - бета-лактамы (например, пенициллин), аминогликозиды (канамицин), тетрациклин или хлорамфеникол.

Примерно 75% из 80 AR генов имели последовательности, которые были лишь отдаленно связанны с уже открытыми AR генами. Команда ученых также нашла целое новое семейство AR генов, которые имеют устойчивость к хлорамфениколу, антибиотику, который обычно используется для лечения респираторных инфекций у скота.

«Разнообразие генов, которые мы нашли, примечательно само по себе, учитывая небольшой набор из пяти образцов навоза», – говорит Хэнделсман. «А кроме того, это эволюционно далекие гены от тех, которые у нас уже есть в генетических базах данных, которые в значительной степени представляют AR гены, которые мы видим в клинике».

С одной стороны, это хорошие новости, что AR гены от кишечных бактерий коровы в настоящее время не вызывает проблемы для людей. Но профессор Вичман указывает на то, что «коровий навоз таит беспрецедентный резервуар AR генов», которые могли бы перейти на людей.

«Это всего лишь первый шаг в серии исследований - начиная от сарая, двигаясь в почву и продукты питания на столе, а затем, в конечном итоге, в клиники, чтобы выяснить, действительно ли эти гены имеют потенциал, чтобы двигаться в этом направлении», – говорит Хэнделсман.

Гены AR могут попасть в человеческую экосистему по двум маршрутам – или через бактерии, в которых они содержатся, колонизируются на людей, или гены передаются посредством процесса, называемого горизонтальный перенос генов с другими бактериями, которые колонизируют людей. Исследования уже показали, что бактерии передаются от сельскохозяйственных животных к человеку. Перенос генов позволяет им переходить на микроорганизмы, не связанные между собой, и это происходит в большинстве сред, которые принимают бактерий.

Некоторые бактерии из навоза коров могут быть патогенными для человека, так что если они приобретают устойчивость к антибиотикам, они могут представлять проблему. Кроме того, доброкачественные бактерии в навозе могут передавать гены устойчивости к патогенам в любой точке по всему пути: навоз – почва – продукты питания – люди.

«Мы надеемся, что это исследование откроет широкое поле для изучения, для поиска новых видов сопротивления, прежде чем эти гены появятся в клинике», – надеются ученые.