Инфекции, устойчивые к антибиотикам, представляют собой всеобщую проблему. Они стоят до 100 триллионов долларов в год на здравоохранение, а глобальная смертность достигнет 10 миллионов животных к 2050 году.
Микробиота кишечника приобретает и поддерживает ARGs
В свиноводстве антибиотики используются в основном для профилактики и стимулирования роста. Они постоянно обнаруживаются в кишечнике свиней в низких и сублетальных концентрациях. В результате микробиота кишечника приобретает и поддерживает ARGs и увеличивает численность устойчивых бактерий.
Выделение ARGs в почву и воду является новой проблемой для окружающей среды, здоровья человека и эксплуатации, которая ограничивает количество эффективных антибиотиков для терапевтических целей.
Свиные отходы отличаются большим разнообразием и большим количеством ARGs по сравнению с другими отходами животноводства.
Механизмы устойчивости к антибиотикам
Основные механизмы резистентности включают деактивацию антибиотика, экструзию через эффлюксные насосы и защиту мишеней специфическими белками. ARGs придают устойчивость к нескольким основным классам антибиотиков, включая тетрациклины, сульфаниламиды, β-лактамы, макролиды-линкозамиды-стрептограмин B, аминогликозиды, фторхинолоны, хинолоны, флорфеникол, хлорамфеникол и амфеникол.
Разнообразие и обилие ARGs
Отходы свиноводства отличаются большим разнообразием и большим количеством АРГ по сравнению с другими отходами животноводства. Это связано с более интенсивным использованием антибиотиков в терапевтических, профилактических и метафилактических целях. Свиньи также получают более высокие дозы антибиотиков в раннем возрасте.
Кроме того, количество ARGs в отходах свиноводства варьируется в разных странах, при этом Китай занимает первое место в списке крупнейших производителей и потребителей антибиотиков. Специфические физические и химические условия на территории стран также влияют на динамику распространения и затухания ARGs.
ARGs распространяются от свиней к людям
Устойчивые к антибиотикам бактерии и ARGsпопадают от свиней в почву при внесении навоза в почву и орошении сточными водами. Они распространяются в водные среды через сброс сточных вод и стоки. Внутриклеточные и свободные ARG в почве и грунтовых водах передаются местным бактериям посредством горизонтального переноса генов. Затем устойчивые к антибиотикам бактерии достигают человека и колонизируют его, вызывая острые или хронические инфекции.
Распространение ARGs в новой среде зависит от выживания, распространения, поддержания, репликации и передачи генов первоначальным хозяином и вероятности приобретения генов новыми хозяевами. Скорость роста устойчивых к антибиотикам бактерий, концентрация субстрата и наличие токсичных соединений влияют на появление ARGs в окружающей среде.
Пероральное проглатывание зараженной пищи, отходов, остаточных отходов от профессиональной деятельности или загрязненной окружающей среды и вдыхание — это пути, по которым антибиотикорезистентные бактерии попадают в кишечник человека. Такие факторы, как высокая концентрация и близость доноров и реципиентов ARGs, температура, физико-химические условия и наличие питательных веществ, увеличивают горизонтальный перенос генов в кишечнике человека и вызывают появление генов множественной лекарственной устойчивости.
ARGs могут быть удалены из навоза путем обычной обработки отходов
Стандартная обработка навоза
ARGs могут быть удалены из навоза путем обычной обработки отходов. Отходы хранятся в отстойниках, затем обрабатываются путем анаэробного сбраживания или компостирования и разделяются на твердые и жидкие потоки. Твердые частицы используются для удобрения сельскохозяйственных почв, а жидкие обрабатываются в биореакторе или сбрасываются непосредственно в водоемы без очистки.
Различия в рабочей температуре, способности потенциальных хозяев поддерживать и переносить ARGs, а также свойства навоза влияют на численность определенных типов ARGs. Стратегии, включающие стабилизацию навоза известью перед внесением, озеленение почвы соответствующими растениями и использование таких методов внесения удобрений, как инкорпорация или инъекция, смягчают распространение ARGs в почве.
Добавление биочара и пшеничной соломы снижает растворенную концентрацию ингибирующих остаточных антибиотиков и тяжелых металлов, улучшает процесс сбраживания и связанное с ним удаление ARGs. Кроме того, термофильное компостирование вместе с добавками, снижающими биодоступность тяжелых металлов, эффективно снижает разнообразие и численность ARGs в навозе.
Контроль уровня ARGs в источнике
Стратегии, включающие корректировку рациона животных с целью минимизации возникновения заболеваний, уменьшение контактов между людьми и животными, оптимизацию методов сбора отходов, увеличение частоты сбора отходов и создание зон изоляции для больных животных, снижают распространение заболеваний, а также численность и разнообразие ARGs в источнике.
Кроме того, прекращение использования антибиотиков, предотвращение конъюгации плазмид, несущих ARG, и стимулирование потери плазмид устойчивости снижают численность ARGs. Использование альтернатив антибиотикам, таких как антимикробные пептиды, пробиотики и пребиотики, является перспективным методом селективной борьбы с микроорганизмами. Необходимо разработать правила и политику в области хранения и утилизации навоза, чтобы уменьшить выброс ARGs в принимающую среду. Кроме того, процессы дезинфекции, такие как хлорирование и УФ-дезинфекция, удаляют ARGs из питьевой воды и городских сточных вод.
Дальнейшие исследования
Необходимы дальнейшие исследования для разработки валидированных моделей для количественной оценки влияния распространения ARG от свиней на здоровье человека.
PigUA.info по материалам pigprogress.net