Во всем мире становится все больше опасных бактерий, а также появляются супербактерии, устойчивые ко многим антибиотикам. Одной из главных причин таких процессов считают массовое применение антибактериальных препаратов в животноводстве. В исследованиях, проведённых учёными Томского государственного университета и Института биоинженерии имени Скрябина РАН, установлено, что доля резистентных бактерий в микробиоме крупного рогатого скота на фермах в России и Казахстане в десятки раз превышает показатели у животных, выращиваемых на пастбищах.
Одна из авторов статьи, заведующая кафедрой физиологии растений, биотехнологий и биоинформатики Биологического института ТГУ Ольга Карначук поясняет: “Мы привыкли думать об антибиотиках как о средстве, которое быстро справляется с простудой или инфекцией. Но бактерии – существа удивительно приспосабливающиеся. 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 усиливаться: по прогнозам экспертов, к 2030 году мировое потребление антибиотиков в животноводстве возрастёт примерно на 67%. В таких странах, как Россия, Китай и Бразилия, потребление почти удвоится, что увеличит риск появления новых штаммов устойчивых бактерий.
Микробы, резистентные к антибиотикам, не задерживаются на фермах. Они перемещаются вместе с продукцией животноводства или через окружающую среду (например, через навоз) и попадают в организм человека, из-за чего даже обычная инфекция может стать опасной для жизни.
Как рассказывает Ольга Карначук, в рамках данного исследования команду изучала состав кишечной микробиоты крупного рогатого скота с разным режимом содержания. В качестве объектов выбрали три группы животных: первая — коровы и быки галловейской породы, вторая — яки, и третья — КРС из агроферм и частных хозяйств различных 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”, - говорит Ольга Карначук.
Учёные-биологи применили метод метагеномного анализа и исследовали всю ДНК в биообразцах (фекалиях животных).
Распределение и состав резистома, то есть набора генов, обеспечивающих антибиотикорезистентность, у галловейского КРС и у яков оказались в целом схожи, но заметно отличались от соответствующих показателей стойлового крупного рогатого скота.
В навозе стойловых коров выявлено более 1 600 различных генов, отвечающих за устойчивость к антибиотикам. Причём большинство из них обеспечивало устойчивость болезнетворных бактерий к тетрациклинам и фторхинолонам — препаратам, которые в ветеринарии применяются чаще всего.
Для примера, количество генов устойчивости к тетрациклинам у стойловых животных оказалось в 60 раз выше, чем у пастбищного КРС. У алтайских яков они не были обнаружены вовсе
“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”.
Полученные учёными ТГУ и Института биоинженерии им. К.Г. Скрябина РАН данные могут послужить основой для разработки новых регламентов контроля в сельском хозяйстве, ограничения бесконтрольного применения лекарственных средств в животноводстве и сохранения эффективности антибиотиков для будущих поколений.
Следует отметить, что ради решения глобальной проблемы резистентности бактерий к антибиотикам учёные БИ ТГУ в сотрудничестве с ведущими российскими научными центрами запустили масштабную программу по поиску «чистых» микроорганизмов для нужд отечественной пищевой промышленности.
Для обеспечения населения безопасной продукцией будут применяться молочнокислые бактерии, не обладающие устойчивостью к антибиотикам.
Биологи ТГУ уже передали 20 чистых штаммов промышленному партнеру Угличской биофабрике – современному научно-технологическому центру развития биотехнологий. Штаммы, выделенные томскими биологами, задействуют в заквасках для производства сыров и йогуртов.
Для дальнейшего развития данного направления на базе кафедры физиологии растений, биотехнологий и биоинформатики Биологического института ТГУ при поддержке Минобрнауки РФ создана молодежная лаборатория микробных технологий.
Источник: БИ ТГУ.