Устойчивость бактерий к антибиотикам: ученые всего мира уже борются с очередной пандемией

Если двухлетний ребенок, живущий в бедности в Индии или Бангладеш, заболевает распространенной бактериальной инфекцией, то вероятность того, что лечение антибиотиками не удастся, превысит 50%. Каким-то образом у ребенка появилась инфекция, устойчивая к антибиотикам - даже к лекарствам, которым он никогда не подвергался. Как? Ответ прост – к сожалению, этот ребенок живет в месте с ограниченной чистой водой и меньшим количеством отходов, что приводит к частому контакту с фекалиями. Это означает, что он регулярно подвергается воздействию миллионов устойчивых генов и бактерий, в том числе потенциально неизлечимых супербуков. Эта печальная история встречается шокирующе часто, особенно в местах, где свирепствует загрязнение, а чистая вода ограничена.

Содержание:

1. Устойчивость к антибиотикам
2. Бактерии в состоянии стресса
3. Распространение через фекалии
4. Другие виды загрязнения и больничные отходы
5. Простые шаги
6. Почему мы не решаем проблему?

Фото: https://www.afrik21.africa/

Устойчивость к антибиотикам

В течение многих лет люди полагали, что устойчивость к антибиотикам у бактерий в основном обусловлена ​​неосторожным использованием антибиотиков в клинических и ветеринарных условиях. Но все больше данных свидетельствуют о том, что факторы окружающей среды могут иметь одинаковое или большее значение для распространения устойчивости к антибиотикам, особенно в развивающихся странах.

Здесь мы концентрируемся на бактериях, устойчивых к антибиотикам, но лекарственная устойчивость также встречается у типов других микроорганизмов, таких как устойчивость к патогенным вирусам, грибам и простейшим (так называемая устойчивость к противомикробным препаратам или AMR). Это означает, что наша способность лечить все виды инфекционных заболеваний все больше ограничивается резистентностью, потенциально включая коронавирусы, такие как SARS-CoV-2, которая вызывает COVID-19.

В целом, использование антибиотиков, противовирусных препаратов и противогрибковых средств, безусловно, должно быть сокращено, но в большинстве стран мира, улучшение практики водоснабжения, санитарии и гигиены - практика, известная как WASH - также критически важна. Если мы сможем обеспечить более чистую воду и более безопасную пищу повсеместно, распространение бактерий, устойчивых к антибиотикам, будет сокращено по всей окружающей среде, в том числе внутри людей и между животными и между ними.

Как показывают недавние рекомендации по AMR Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), Всемирной организации по охране здоровья животных (OIE) и Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в которые Дэвид внес свой вклад, «проблема суперпопулярности» не может быть решена путем более осторожного использования антибиотиков в одиночку. Это также требует глобального улучшения качества воды, санитарии и гигиены. В противном случае следующая пандемия может быть хуже, чем COVID-19.

Фото: https://i.ytimg.com/

Бактерии в состоянии стресса

Чтобы понять проблему сопротивления, мы должны вернуться к основам. Что такое устойчивость к антибиотикам и почему она развивается? Воздействие антибиотиков создает стресс для бактерий, и, как и другие живые организмы, они защищают себя. Бактерии делают это, делясь и приобретая защитные гены, часто от других бактерий в их среде. Это позволяет им быстро меняться, легко получая способность производить белки и другие молекулы, которые блокируют действие антибиотика.

Этот процесс совместного использования генов является естественным и является большой частью того, что движет эволюцией. Однако, поскольку мы используем все более сильные и разнообразные антибиотики, появились новые и более мощные средства защиты от бактерий, в результате чего некоторые бактерии становятся устойчивыми практически ко всему – в конечном итоге получаются неизлечимые супер-жучки.

Устойчивость к антибиотикам существует с начала жизни, но в последнее время ускорилась из-за использования человеком. Когда вы принимаете антибиотик, он убивает подавляющее большинство бактерий-мишеней в месте заражения – и вы поправляетесь. Но антибиотики не убивают все бактерии – некоторые из них устойчивы к природе; другие приобретают гены устойчивости у своих микробных соседей, особенно в нашей пищеварительной системе, горле и на нашей коже. Это означает, что некоторые устойчивые бактерии всегда выживают и могут проникать в окружающую среду через недостаточно обработанные поверхности, распространяя устойчивые бактерии и гены шире.

Фармацевтическая промышленность изначально отреагировала на повышение резистентности, разработав новые и более сильные антибиотики, но бактерии быстро развиваются, в результате чего даже новые антибиотики быстро теряют свою эффективность. Теперь же разработка новых антибиотиков практически прекратилась, поскольку она приносит ограниченную прибыль. Между тем, устойчивость к существующим антибиотикам продолжает расти, что особенно сказывается на местах с плохим качеством воды и санитарных условий.

Это связано с тем, что в развитых странах работают коммунальные станции очистки сточных вод. И хотя очистные сооружения не идеальны, они, как правило, снижают уровни устойчивости более чем на 99%, существенно снижая распространение, выделяемое в окружающую среду. Но, хотя современные очистные сооружения удаляют большинство микроорганизмов AMR, в настоящее время они недоступны в большинстве стран мира. Также свою роль играет тот факт, что более чем в 70% стран мира нет очистки сточных вод и даже канализации; и большинство фекалий, содержащих устойчивые гены и бактерии, попадают непосредственно в поверхностные и подземные воды, часто через открытые стоки.

Фото: https://pbs.twimg.com/

Это означает, что люди, которые живут в местах, где отсутствуют очистные сооружения, регулярно подвергаются антибиотикорезистентности во многих отношениях. Возможно воздействие даже на людей, которые, возможно, не принимали антибиотики, таких как наш ребенок в Южной Азии.

Распространение через фекалии

Устойчивость к антибиотикам повсюду, но неудивительно, что устойчивость выше всего в местах с плохой санитарией, потому что важны другие факторы, помимо использования. Например, фрагментированная гражданская инфраструктура, политическая коррупция и отсутствие централизованного здравоохранения также играют ключевую роль.

Кто-то может цинично утверждать, что «чужеродная» устойчивость является локальной проблемой, но распространение устойчивости к антибиотикам не знает границ – в одном месте могут развиваться супербуки из-за загрязнения, но затем они становятся глобальными из-за международных путешествий. Исследователи из Дании сравнили гены устойчивости к антибиотикам в самолетных туалетах дальнего следования и обнаружили серьезные различия в сопротивлении носителей среди траекторий полета, что позволяет предположить, что сопротивление может быстро распространяться во время путешествия.

Современный опыт распространения SARS-CoV-2 в мире показывает, насколько быстро инфекционные агенты могут перемещаться при путешествии человека. Влияние повышения устойчивости к антибиотикам ничем не отличается. Не существует надежных противовирусных препаратов для лечения SARS-CoV-2, что может стать причиной лечения поддающихся лечению заболеваний в настоящее время, если мы допустим, чтобы устойчивость продолжала оставаться без контроля.

В качестве примера устойчивости к антибиотикам ген superbug, blaNDM-1, был впервые обнаружен в Индии в 2007 году (хотя, вероятно, он присутствовал в других странах региона). Но вскоре после этого он был обнаружен у больного в Швеции, а затем в Германии. Это было, в конечном счете, обнаружено в 2013 году на Шпицбергене в Арктике. Параллельно варианты этого гена появились локально, но развивались по мере их движения. Подобная эволюция произошла по мере распространения вируса COVID-19.

Фото: https://miro.medium.com/

Относительно устойчивости к антибиотикам, люди – не единственные «путешественники», которые могут нести устойчивость. Дикие животные, такие как перелетные птицы, могут также приобретать устойчивые бактерии и гены из загрязненной воды или почвы, а затем пролетать большие расстояния, перенося сопротивление в кишечнике, из мест с низким качеством воды в места с хорошим качеством воды. Во время путешествия они испражняются на своем пути, потенциально прививая сопротивление почти везде. Глобальная торговля продуктами питания также способствует распространению сопротивления из страны в страну и по всему миру.

Хитрость заключается в том, что распространение сопротивления путем путешествий часто невидимо. Фактически, доминирующие пути распространения международного сопротивления в значительной степени неизвестны, поскольку многие пути перекрываются, а типы и факторы сопротивления разнообразны.

Устойчивые бактерии – не единственные инфекционные агенты, которые могут распространяться при загрязнении окружающей среды. SARS-CoV-2 был обнаружен в фекалиях и неактивных вирусных остатках, обнаруженных в сточных водах, но все данные свидетельствуют о том, что вода не является основным путем распространения COVID-19 – хотя данные из мест с плохой санитарией ограничены.

Итак, каждый случай отличается. Но есть общие причины распространения болезней – загрязнение, плохое качество воды и неадекватная гигиена. Использование меньшего количества антибиотиков имеет решающее значение для снижения устойчивости. Однако без обеспечения более безопасной санитарии и улучшения качества воды в глобальном масштабе сопротивление будет продолжать расти, что потенциально может привести к следующей пандемии. Такой комбинированный подход является центральным в новых рекомендациях ВОЗ / ФАО / МЭБ по УПП.

Другие виды загрязнения и больничные отходы

Промышленные отходы, больницы, фермы и сельское хозяйство также являются возможными источниками или факторами устойчивости к антибиотикам. Например, около десяти лет назад было изучено загрязнение металлами в кубинской реке и обнаружено, что самые высокие уровни резистентных генов были вблизи негерметичной свалки твердых отходов и ниже, где отходы фармацевтических заводов попадали в реку. Фабрика выпускает явно затронутые уровни сопротивления вниз по течению, но именно металлы со свалки наиболее сильно коррелировали с уровнями генов сопротивления в реке.

Фото: https://static.seattletimes.com/

В этом есть логика, потому что токсичные металлы могут вызывать стресс у бактерий, что делает бактерии более сильными и более устойчивыми ко всему, включая антибиотики. То же самое можно увидеть с металлами на китайских свалках, где уровни генов сопротивления в дренажных свалках сильно коррелируют с металлами, а не с антибиотиками. Фактически, загрязнение любого рода может способствовать устойчивости к антибиотикам, включая металлы, биоциды, пестициды и другие химические вещества, попадающие в окружающую среду. Многие загрязняющие вещества могут способствовать устойчивости бактерий, поэтому снижение уровня загрязнения в целом поможет снизить устойчивость к антибиотикам, примером чего является снижение загрязнения металлами.

Больницы также важны, поскольку являются резервуарами и инкубаторами для многих видов устойчивости к антибиотикам, включая такие хорошо известные резистентные бактерии, как ванкомицин-резистентный Enterococcus (VRE) и метициллин-устойчивый Staphylococcus aureus (MRSA). В то время как устойчивые бактерии не обязательно приобретаются в больницах (большинство из них поступают от сообщества), резистентные бактерии могут быть обогащены в больницах, потому что они находятся там, где люди очень больны, находятся в непосредственной близости и часто получают антибиотики «в крайнем случае». Такие условия позволяют легче распространять устойчивые бактерии, особенно штаммы суперплодов, из-за типов используемых антибиотиков.

Выбросы сточных вод из больниц также могут быть проблемой. Последние данные показали, что «типичные» бактерии в больничных сточных водах несут в пять-десять раз больше устойчивых генов на клетку, чем местные источники, особенно гены, которые более легко распределяются между бактериями. Это проблематично, потому что такие бактерии иногда представляют собой штаммы суперплодов, например, устойчивые к карбапенемовым антибиотикам. Больничные отходы представляют собой особую проблему в местах, где отсутствует эффективная очистка бытовых сточных вод.

Другим важным источником устойчивости к антибиотикам является сельское хозяйство и аквакультура. Наркотики, используемые в ветеринарной помощи, могут быть очень похожи (иногда идентичны) антибиотикам, используемым в медицине человека. И поэтому устойчивые бактерии и гены обнаруживаются в навозе животных, почвах и дренажных водах. Это потенциально важно, учитывая, что животные производят в четыре раза больше фекалий, чем люди в глобальном масштабе.

Отходы от сельскохозяйственной деятельности также могут быть особенно проблематичными, потому что управление отходами обычно менее изощренно. Кроме того, сельскохозяйственные операции часто осуществляются в очень больших масштабах и менее сдерживаемы из-за большей подверженности дикой природе. Наконец, устойчивость к антибиотикам может распространяться от сельскохозяйственных животных к фермерам и работникам сферы питания, что было отмечено в недавних европейских исследованиях, что означает, что это может быть важно в местных масштабах.

Фото: https://images.wallpaperscraft.ru/

Эти примеры показывают, что загрязнение в целом увеличивает распространение устойчивости. Но примеры также показывают, что доминирующие драйверы будут отличаться в зависимости от того, где вы находитесь. В одном месте распространение сопротивления может быть вызвано загрязненной фекалиями водой; тогда как в другом это может быть промышленное загрязнение или сельскохозяйственная деятельность. Таким образом, местные условия являются ключом к снижению распространения устойчивости к антибиотикам, и оптимальные решения будут отличаться от места к месту – отдельные решения не подходят для всех.

Поэтому необходимы местные планы действий на местном уровне, что настоятельно рекомендуется в новом руководстве ВОЗ / ФАО / МЭБ. В некоторых местах действия могут быть сосредоточены на системах здравоохранения; в то время как во многих местах продвижение более чистой воды и более безопасной пищи также имеет решающее значение.

Простые шаги

Ясно, что мы должны использовать целостный подход (то, что сейчас называется «единое здоровье»), чтобы уменьшить распространение сопротивления среди людей, животных и окружающей среды. Но как мы можем сделать это в мире, который так неравен? В настоящее время принято считать, что чистая вода является правом человека, включенным в Повестку дня ООН в области устойчивого развития на период до 2030 года. Но как мы можем достичь доступной «чистой воды для всех» в мире, где геополитика часто перевешивает местные потребности и реалии?

Глобальные улучшения в области санитарии и гигиены должны приблизить мир к решению проблемы устойчивости к антибиотикам. Но такие улучшения должны быть только началом. Как только в глобальных масштабах улучшатся санитарно-гигиенические условия, наша зависимость от антибиотиков уменьшится из-за более справедливого доступа к чистой воде. Теоретически, чистая вода в сочетании с уменьшением использования антибиотиков будет способствовать снижению устойчивости.

Это не невозможно. Известна деревня в Кении, где жители просто перенесли свою воду на небольшой холм – выше, а не возле своих уборных. Мытье рук с мылом и водой также было обязательным. Год спустя, использование антибиотиков в деревне было незначительным, потому что так мало сельских жителей были нездоровы. Этот успех частично связан с удаленным расположением деревни и очень активными сельскими жителями. Но это показывает, что чистая вода и улучшенная гигиена могут напрямую привести к снижению использования антибиотиков и устойчивости к ним.

Фото: https://resfeber.ru/

Эта история из Кении также показывает, как простые действия могут стать важным первым шагом в снижении глобального сопротивления. Но такие действия должны быть сделаны везде и на разных уровнях, чтобы решить глобальную проблему. Это не бесплатно и требует международного сотрудничества, включая целенаправленные действия в области политики, планирования, инфраструктуры и практики управления.

Некоторые благонамеренные группы пытались найти новые решения, но эти решения часто бывают слишком технологичными. А западные «готовые» технологии водоснабжения и водоотведения редко бывают оптимальными для использования в развивающихся странах. Они часто бывают слишком сложными и дорогостоящими, но для того, чтобы быть устойчивыми, они также требуют обслуживания, запасных частей, навыков работы и культурной поддержки. Например, не имеет смысла строить современную установку очистки сточных вод с активным илом в месте, где 90% населения не имеют канализационных сетей.

Простое более устойчиво. В качестве очевидного примера, мы должны уменьшить открытую дефекацию дешевым и социально приемлемым способом. Это лучшее немедленное решение в местах с ограниченной или неиспользованной инфраструктурой санитарии, таких как сельская Индия. Инновации, без сомнения, важны, но они должны быть адаптированы к местным реалиям, чтобы иметь шанс остаться в будущем.

Сильное руководство и управление также имеет решающее значение. Устойчивость к антибиотикам значительно ниже в местах с меньшей коррупцией и сильным управлением. Сопротивление также ниже в местах с большими расходами на здравоохранение, что подразумевает, что социальная политика, действия сообщества и местное лидерство могут быть столь же важны, как и техническая инфраструктура.

Почему мы не решаем проблему?

В то время как существуют решения для устойчивости к антибиотикам, отсутствует интегрированное сотрудничество между наукой и техникой, медициной, социальными действиями и управлением. В то время как многие международные организации признают масштаб проблемы, объединенные глобальные действия не происходят достаточно быстро.

Фото: https://i.ytimg.com/

Для этого есть разные причины. Исследователи в области здравоохранения, науки и техники редко бывают на одной странице, а эксперты часто не согласны с тем, что следует расставить по приоритетам, чтобы предотвратить устойчивость к антибиотикам – это путаница. К сожалению, многие исследователи устойчивости к антибиотикам также иногда сенсационны в своих результатах, сообщая только о плохих новостях или преувеличивая результаты.

Наука продолжает выявлять вероятные причины устойчивости к антибиотикам, которые не показывают ни одного фактора, стимулирующего развитие и распространение устойчивости. Поэтому для обеспечения наилучших решений необходима стратегия, включающая медицину, окружающую среду, санитарию и общественное здравоохранение. Правительства во всем мире должны действовать сообща для достижения целей в области санитарии и гигиены в соответствии с Целями ООН в области устойчивого развития.

Более богатые страны должны работать с более бедными. Но действия против сопротивления должны быть сосредоточены на местных потребностях и планах, потому что каждая страна отличается. Мы должны помнить, что сопротивление – это проблема каждого, и все страны играют свою роль в ее решении. Это видно из пандемии COVID-19, где некоторые страны продемонстрировали похвальное сотрудничество. Более богатые страны должны вкладывать средства в предоставление местным подходящим вариантам управления отходами для более бедных, которые нужно поддерживать. Это окажет более непосредственное влияние, чем любая технология «туалета будущего».

И важно помнить, что глобальный кризис устойчивости к антибиотикам не существует изолированно. Другие глобальные кризисы перекрывают сопротивление; такие как изменение климата. Если климат станет более теплым и сухим в некоторых частях мира с ограниченной инфраструктурой санитарии, может возникнуть более высокая устойчивость к антибиотикам из-за более высоких концентраций воздействия. Напротив, если в других местах будет происходить более сильное наводнение, увеличится риск распространения необработанных фекалий и других отходов по целым ландшафтам, что приведет к неограниченному увеличению воздействия устойчивости к антибиотикам.

Устойчивость к антибиотикам также повлияет на борьбу с COVID-19. В качестве примера, вторичные бактериальные инфекции распространены у тяжело больных пациентов с COVID-19, особенно при поступлении в ОИТ. Таким образом, если такие патогены устойчивы к критической антибиотикотерапии, то они не будут работать и приведут к более высокому уровню смертности.

Фото: https://u-f.ru/

Независимо от контекста, улучшение водоснабжения, санитарии и гигиены должно стать основой сдерживания распространения AMR, включая устойчивость к антибиотикам, чтобы избежать следующей пандемии. Некоторый прогресс достигнут в плане глобального сотрудничества, но усилия все еще слишком раздроблены. Некоторые страны добиваются прогресса, а другие нет.

Сопротивление нужно рассматривать в том же свете, что и другие глобальные вызовы – то, что угрожает человеческому существованию и планете. Как и в случае борьбы с изменением климата, защиты биоразнообразия или COVID-19, необходимо глобальное сотрудничество, чтобы уменьшить развитие и распространение устойчивости. Чистая вода и улучшенная гигиена являются ключевыми. Если мы не будем работать вместе сейчас, мы все заплатим еще большую цену в будущем.