В мире растет число опасных бактерий, в том числе появились супербактерии, устойчивые к большинству антибиотиков. Одной из главных причин этого является массовое использование антибактериальных препаратов в животноводстве. В ходе исследований ученые Томского государственного университета и Института биоинженерии им. К.Г. Скрябина РАН выяснили, что количество резистентных бактерий в микробиоме крупного рогатого скота в России и Казахстане в десятки раз выше, чем у животных, которых выращивают на пастбищах. Таким образом, продукты, полученные от стойловых животных, несут для человека достаточно высокую опасность формирования устойчивости к антибиотикам.
– Мы привыкли думать об антибиотиках как о средстве, которое быстро справляется с простудой или инфекцией. Но бактерии – существа удивительно приспосабливающиеся, – поясняет одна из авторов статьи, заведующая кафедрой физиологии растений, биотехнологий и биоинформатики Биологического института ТГУ Ольга Карначук. – Со временем они учатся «ускользать» от действия лекарств, вырабатывая устойчивость к антибиотикам. Основная причина формирования резистентности – массовое применение антибиотиков в сельском хозяйстве. Их добавляют не только для лечения больных животных, но и для профилактики, а также в качестве стимуляторов роста.
Эта тенденция будет только нарастать, поскольку эксперты прогнозируют, что к 2030 году потребление антибиотиков в животноводстве вырастет на 67 процентов по всему миру. В таких странах, как Россия, Китай и Бразилия, оно почти удвоится, соответственно, риск появления новых, непобедимых штаммов бактерий будет расти.
Резистентные бактерии не остаются на фермах. Передаваясь с продуктами животноводства или через окружающую среду (например, с навозом), они попадают к человеку, и тогда даже обычная инфекция может стать для него смертельно опасной.
– В рамках проведенного исследования мы сравнивали микробиоту кишечника крупного рогатого скота, содержащегося в разных условиях, – рассказывает Ольга Карначук. – В качестве объектов исследования были выбраны три группы животных: первая – коровы и быки галловейской породы, вторая – яки, третья – крупный рогатый скот (КРС) из агроферм и частных хозяйств разных регионов. Первые две группы животных разводили отгонно-пастбищным способом в экологически чистом регионе Горного Алтая, а третья группа животных объединяла скот, выращиваемый стойлово-пастбищным методом в Новосибирской, Омской и Курской областях, Чувашии, Башкирии и Удмуртии. Эти животные получали кормовые добавки, которые могли содержать антибиотики.
Биологи использовали метод метагеномного анализа и изучили всю ДНК, присутствующую в биологических образцах – фекалиях животных. Процентное содержание и состав резистома (резервуара генов антибиотикорезистентности) у галловейского КРС и яков оказались в целом схожи, но резко отличались от этих показателей у стойлового крупного рогатого скота.
Так, в навозе стойловых коров было обнаружено более 1 600 разных генов, отвечающих за устойчивость к антибиотикам. Исследование образцов из навозохранилища свиноводческого хозяйства выявило сотни генов устойчивости. Большинство из них защищали болезнетворные бактерии от тетрациклинов и фторхинолонов – препаратов, которые чаще всего используются в ветеринарии.
Для сравнения, количество генов устойчивости к тетрациклинам у стойловых стойловых животных оказалось в 60 раз выше, чем у КРС, которые выращивались на пастбище. Причем, у алтайских яков они не были обнаружены вообще.
– Именно у этих животных количество генов устойчивости оказалось минимальным. Его приняли за естественный фон, который можно считать природным стандартом, – говорит Ольга Викторовна. – Ведь резистентность к антибиотикам – это древний эволюционный механизм, который существовал задолго до появления медицины. Вопрос лишь в том, насколько сильно человек «разогнал» этот процесс.
Результаты, полученные учеными ТГУ и Института биоинженерии им. К.Г. Скрябина РАН, могут быть использованы для разработки новых протоколов контроля в сельском хозяйстве, ограничения бесконтрольного применения лекарств в животноводстве и сохранения эффективность антибиотиков для будущих поколений.
Добавим, что для решения мировой проблемы резистентности бактерий к антибиотикам ученые БИ ТГУ совместно с коллегами из ведущих научных центров России реализовали масштабный проект, нацеленный на поиск «чистых» микроорганизмов для российской пищевой промышленности.
Молочнокислые бактерии без устойчивости к антибиотикам будут использованы для обеспечения населения безопасными продуктами. Биологи ТГУ уже передали 20 чистых штаммов промышленному партнеру Угличской биофабрике – современному научно-технологическому центру развития биотехнологий. Штаммы, выделенные томскими биологами, будут использованы там в заквасках для производства сыра и йогуртов.
Для дальнейшего развития этого направления на базе кафедры физиологии растений, биотехнологий и биоинформатики Биологического института ТГУ при поддержке Минобрнауки РФ создана молодежная лаборатория микробных технологий.
