Гены, связанные с устойчивостью к антибиотикам, могут присутствовать у бактерий, содержащихся в водопроводной воде

Потребление антибиотиков в Китае на душу населения в несколько раз выше, чем в Великобритании или США. В связи с этим загрязнение окружающей среды антибиотиками в Китае является значимой проблемой. Под действием низких концентраций антибиотиков в природных сообществах происходит селекция устойчивых к ним бактерий. Эти бактерии, в свою очередь, могут попадать в систему водоснабжения и сохраняться в ней после очистки.

Для оценки распространения антибиотикоустойчивых бактерий в системе водоснабжения было проведено исследование образцов воды, отобранных в водопроводе 71 населённого пункта, среди которых были крупные города, небольшие города и деревни. Во всех образцах водопроводной воды была обнаружена ДНК бактерий, при этом концентрации бактериальных клеток могли достигать 1500 — 250 000 клеток на мл воды. Такие показатели микробного загрязнения водопроводной воды отмечались в Китае и в предшествовавшие годы. При этом сравнение уровня загрязнения водопроводной воды с уровнем загрязнения воды в источниках, из которых производится забор воды для нужд населения, показало, что очистка снижает концентрацию бактерий в воде в 1000 раз.

Высокие концентрации бактерий, более 100 000 на мл, отмечались только в нескольких населённых пунктах, где загрязнение воды могло быть связано с хозяйственной деятельностью. В крупных городах содержание бактерий в водопроводной воде было значительно ниже, чем в небольших городах и в деревнях. Это объясняется, в том числе и более совершенными методами очистки воды, применяемыми в городах.

Число копий генов, связанных с антибиотикорезистентностью, в исследуемых образцах составляло 50 – 13 000 на мл. Чаще всего выявлялись гены, связанные с устойчивостью к сульфаниламидам. Это широко используемые во всём мире антибиотики. Ежегодно в окружающую среду попадает порядка 20 000 тонн соединений этой группы. Они медленно разрушаются и накапливаются в природных сообществах, что приводит к селекции устойчивых к ним бактерий. Также часто выявлялись гены, связанные с устойчивостью к аминогликозидам и тетрациклинам.

Среди генов, связанных с устойчивостью к антибиотикам бета-лактамного ряда, чаще всего выявлялась бета-лактамазы семейства TEM. Это вполне ожидаемо, поскольку данные бета-лактамазы наиболее распространены в природе. Данное семейство включает бета-лактамазы широкого спектра, присутствие которых может способствовать устойчивости бактерий ко многим бета-лактамным антибиотикам, что затрудняет лечение вызываемых ими инфекций. С другой стороны, бета-лактамаз, ассоциированных с устойчивостью к карбапенемам, бета-лактамным антибиотикам «последней надежды», в образцах водопроводной воды обнаружено не было. Карбапенемы применяются для лечения тяжелобольных людей в стационарах и быстро разрушаются в окружающей среде, поэтому они не являются загрязнителями, и гены устойчивости к ним не распространяются среди бактерий в природных условиях.

Гены, способствующие развитию антибиотикорезистентности, как правило, входят в состав мобильных генетических элементов и передаются от одних бактерий другим путём горизонтального переноса. Распространение содержащих их бактерий в окружающей среде представляет угрозу для населения. Только снижение уровня потребления антибиотиков и улучшение контроля за их использованием может способствовать снижению распространения антибиотикоустойчивых форм бактерий.

Zhang K., Xin R., Zhao Z., Ma Y., Zhang Y., Niu Z. Antibiotic Resistance Genes in drinking water of China: Occurrence, distribution and influencing factors // Ecotoxicol Environ Saf. —  2020. — 188:109837.