Антимикробные средства в водном хозяйстве: возможное влияние на общественное здравоохранение

Ангуло Ф., Центры по предупреждению и контролю над заболеваниями, Отдел пищевых и диарейных заболеваний, Национальный центр по инфекционным болезням, Атланта, Джорджия, США

Антимикробные средства широко используются в водном хозяйстве для лечения инфекций у рыб, вызванных различными бактериальными возбудителями, включая Aeromonas hydrophila, Aeromonas salmonicida, Edwardsiella tarda, Pasteurella piscicida, Vibrio anguillarum и Yersinia ruckeri. По мере расширения этой индустрии возникают вопросы, касающиеся последствий подобной практики. Поскольку антимикробные средства применяются путем смешивания их с пищей, которая разбрасывается в воде, они непосредственно добавляются в окружающую среду. В результате они оказывают селективное давление на данную экосистему [1]. Появление устойчивости (резистентности) к антимикробным средствам вслед за использованием этих препаратов в водном хозяйстве установлено как у бактерий – возбудителей инфекций у рыб, так и у бактерий, не вызывающих инфекций у этих представителей животного мира [1].

Примером возбудителей инфекций у рыб может быть A.salmonicida, микроорганизм, который во многих странах является устойчивым к большому числу лекарств, используемых обычно в водном хозяйстве. В их числе сульфаниламиды, тетрациклин, амоксициллин, триметоприм/сульфаметоксазол и хинолоны [2,3]. Зачастую о первом выделении A.salmonicida, устойчивой к определенному антимикробному средству, сообщалось вскоре после внедрения этого препарата в водное хозяйство [2]. Похожие взаимосвязи наблюдались и у других возбудителей инфекций у рыб [4].

В нескольких исследованиях оценивалось влияние антимикробных средств, применяемых в водном хозяйстве, на непатогенных бактерий, обнаруживаемых в осадке на рыбоводческих фермах. В одном из исследований бактерии, устойчивые к антимикробным средствам, применяемым на специализированных рыбоводческих фермах, были выделены из осадка под огороженными сетями плантациями для выращивания моллюсков на этих фермах [5]. В другом исследовании резистентные бактерии были выделены из кишечного содержимого промысловых и непромысловых видов рыб, выловленных на рыбоводческих фермах. Напротив, в содержимом кишечника рыб из районов, где не применялись антимикробные средства, не было найдено ни одной резистентной бактерии [6].

Передача резистентности

Резистентные бактерии, появившиеся в результате использования антибиотиков в водном хозяйстве, могут передавать устойчивость другим бактериям. Многие детерминанты резистентности у возбудителей инфекций у рыб переносятся и передаются другим микроорганизмам R-плазмидами [7,8]. Горизонтальное распространение плазмид от возбудителей инфекций у рыб может, таким образом, приводить к передаче генов, кодирующих резистентность, другим бактериям, включая те из них, которые являются патогенными для человека [8]. Это было продемонстрировано на бактериях, выделенных из воды, взятой в садках для разведения рыб, и из осадков на дне моря [9]. Плазмиды, несущие детерминанты резистентности, передавались in vitro от возбудителей инфекций у рыб к возбудителям инфекций у человека, в частности, Vibrio cholerae [10] и V.parahaemolyticus [11], а также к возможным патогенам человека, включая Escherichia coli [12.]. Более того, плазмиды, несущие детерминанты множественной антимикробной резистентности, передавались между бактериальными возбудителями инфекций у рыб, других животных и человека в условиях, имитировавших естественное микроокружение [13]. Передача множественной лекарственной устойчивости имела место в Эквадоре во время эпидемии холеры, начавшейся в Латинской Америке в 1991 г. Хотя штамм V.cholerae 01, вызвавший эпидемию, изначально был чувствительным ко всем 12 протестированным антибиотикам, в прибрежном Эквадоре он вскоре стал полирезистентным [14]. Эпидемия началась среди людей, работавших на фермах по разведению мелких креветок (шримса), где среди нехолерных вибрионов, патогенных для шримса, распространена множественная устойчивость к лекарствам. К V.cholerae 01 резистентность могла попасть от других вибрионов. С учетом местных правил проведения химиопрофилактики наличие такой резистентности давало холерным вибрионам известные преимущества [14].

Люди, занятые в водном хозяйстве, либо имеющие дело с его продукцией, инфицируются бактериями несколькими путями. Например, Vibrio spp., являющиеся частью нормальной флоры теплых морей, могут вызывать раневые инфекции у людей с открытыми порезами или ссадинами при соприкосновении с морской водой или контактах с обитателями моря [15]. Бактерии из водно-хозяйственной экосистемы могут также передаваться людям непосредственно в процессе переработки рыбы. Недавно возбудитель инфекций у рыб, Streptococcus iniae, вызвал инвазивные инфекции у людей при переработке приобретенной в магазинах рыбы – тилапии, которая была выращена на рыбоводческих фермах. Микроорганизм был выделен из водно-хозяйственной экосистемы и из рыб, поступивших в бакалейно-гастрономические магазины [16]. Сходный случай касается нового биотипа V.vulnificus. Этот микроорганизм вызвал сотни серьезных инфекций среди людей, занимавшихся переработкой живых тилапий, которые были выращены в водных хозяйствах Израиля [17].Бактерии могут также передаваться человеку при употреблении с пищей рыбы, выращенной на рыбоводческих фермах, либо других продуктов питания, подвергшихся перекрестному заражению. В Японии V.parahaemolyticus, например, является частым возбудителем пищевых инфекций, связанных с употреблением выращенных на рыбоводческих фермах рыб [18]. Более того, сальмонеллы – типичные возбудители пищевых инфекций – были выделены из садков для разведения рыбы и мелких креветок [19].

S.typhimurium DT104

Расшифровка детерминант антимикробной резистентности на молекулярном уровне представляет новые доказательства тезиса о передаче резистентности между водно-хозяйственными экосистемами и людьми. Некоторые из детерминант антимикробной резистентности у Salmonella, серотип typhimurium, определенный тип 104 (DT 104), например, могут брать свое начало в водном хозяйстве. S.typhimurium DT104, обычно устойчивая к ампициллину, хлорамфениколу, флорофениколу, стрептомицину, сульфаниламидам и тетрациклину, впервые была выделена от больного человека в 1985 г. В 90-е гг. этот микроб стал ведущей причиной сальмонеллезных инфекций у людей. Устойчивость к тетрациклину у S.typhimurium DT104 обусловлена геном резистентности класса G [20]. Детерминанта резистентности класса G встречается редко, и ранее не сообщалось о ее выделении у сальмонелл. Впервые она была идентифицирована в 1981 г. у тетрациклинорезистентных изолятов V.anguillarum, возбудителя инфекций у рыб [21]. Более того, недавно у S.typhimurium DT104 был описан новый ген floR, кодирующий резистентность к флорофениколу, который также придает устойчивость к хлорамфениколу. Этот ген по молекулярной последовательности почти идентичен гену, кодирующему резистентность к флорофениколу, который впервые был описан у Photobacterium damsela, еще одной бактерии, обнаруживаемой у рыб. И вновь ген, кодирующий резистентность, является редким, и ранее не обнаруживался у изолятов сальмонелл [22]. Наконец, все детерминанты антимикробной резистентности у S.typhimurium DT104 группируются на одной хромосоме в двух отдельных интегронах и находящейся между ними последовательности генов плазмидного происхождения. Детерминанты класса G и floR находятся внутри расположенной между интегронами последовательности генов плазмидного происхождения. При молекулярном анализе последовательностей оказалось, что последовательность генов плазмидного происхождения тесно связана (идентичность равна 94%) с плазмидой, идентифицированной у Pasteurella piscicida, возбудителя инфекций у рыб [20,23]. Эти молекулярные характеристики укрепляют доказательства того, что детерминанты антимикробной резистентности, прошедшие отбор в водно-хозяйственных экосистемах, могут передаваться бактериям, вызывающим заболевания у людей. Причем, по-видимому, передаваться гораздо чаще, чем полагали ранее [24].

Представленные данные свидетельствуют, что использование антимикробных средств в водном хозяйстве приводит к селекции резистентности у бактерий в экосистемах, подвергающихся подобному воздействию. Такая резистентность может распространяться через окружающую среду и может передаваться различным видам микроорганизмов, включая бактерий, способных инфицировать человека.

Литература

    1. World Health Organization. 1999. Joint FAO/NACA/WHO Study Group on food safety issues associated with products from aquaculture. WHO Technical Report Series, No. 883; Midtvedt T, Lingaas E. 1992. Putative public health risks of antibiotic resistance development in aquatic bacteria. In Chemotherapy in Aquaculture: from Theory to Reality, edited by c Michael, DJ Alderman. Paris, France: Office International de Epizooties, pp. 302-314.
    2. Barnes AC, Hasting TS, Amyes GB. 1994. J Fish Diseases 17: 357-363; Inglis V, Millar SD, Richards RH.1993. J Fish Diseases 16: 389-395; Tsoumas A,Alderman DJ, Rodgers J. 1989. J Fish Diseases 12: 493-507; Inglis V, Frerichs GN, Millar SD, et al. 1991. J Fish Diseases 14: 353-358.
    3. Dalsgaard I, Nielsen B, Larsen JL. 1994. J Applied Bacteriology 77: 21-30.
    4. DeGrandis SA, Stevenson MW. 1985. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 27: 938-942; Takashima N, Aoki T, Kitao T. 1987. Fish pathology 20: 209-217.
    5. Kerry J, Hiney M, Coyne R, et al. 1994. Aquaculture 123: 43-54.
    6. Ervik A, Thorsen B, Eriksen V, et al. 1994. Diseases of Aquatic Organisms 18: 45-51.
    7. Watanabe TT, Aoki Y, Ogata Y, et al. 1977. Annuals of the New York Academy of Science 182: 383-410; Aoki T. 1988. Microbiological Sciences 5^219-223; Inglis V, Yimer E, Bacon EJ, et al. 1993. J Fish Diseases 16: 593-599.
    8. Aoki T. Resistance plasmids and the risk of transfer. 1997. In Furunculosis: multidisciplinary fish disease research, edited by EM Bernoth. London, England: Academic Press, pp. 433-440.
    9. Stewart GJ, Sinigalliano CD. 1990. Applied and Environmental Microbiology 56: 1818- 1824.
    10. Nakjima T, Suzuki M, Harada K, et al. 1983. Microbiology and Immunology 27: 195-198.
    11. Hayashi R, Harada K, Mitsuhashi S, et al. 1982. Microbiology and Immunology 26: 479-485.
    12. Sandaa RA, Torsvik VL, Grokoyr J. 1992. Canadian J Micro 38: 1061-1065; Son R, Rusul G, Sahilah AM, et al. 1997. Letters of Applied Microbiology 24: 479-482.
    13. Kruse H, Sorum H. 1994. Applied and Environmental Microbiology 60: 4015- 4021.
    14. Weber JT et al. 1994. Epidemiology and Infection 112: 1-11.
    15. Blake PA, Merson MH, Weaver RE, et al. 1979. New England Journal of Medicine 300: 1-5.
    16. Weinstein MR et al. 1997. New England Journal of Medicine 337: 589-594.
    17. Bisharat N, Raz R. 1996. Lancet 348: 1585-1586.
    18. Ministry of Health and Welfare. 1999. Infectious Agents Surveillance Report 20 (7): 159-160.
    19. Wyatt LE, Nickelson R, Vanderzant C. 1979. J Food Science 44: 1067-1069, 1073; Reilly PJ, Twiddy DR. 1992. Int J Food Microbiology 16: 293-301.
    20. Briggs CE, Fratamico PM. 1999. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 43: 846-849.
    21. Zhao J, Aoki T. 1992. Microbiology and Immunology 36: 1051-1060.
    22. Bolton LF, Kelley LC, Lee MD, et al. 1999. Journal of Clinical Microbiology 37: 1348-1351.
    23. Kim EH, Aoki T. 1993. Microbiology and Immunology 37: 103-109.
    24. Smith P, Hiney MP, Samuelsen OB. 1994. Annual Review of Fish Diseases 4:273-313.

Выражение признательности

Редакция журнала “Клиническая антибиотикотерапия” благодарит Международный союз за рациональное использование антибиотиков (APUA) за финансовое содействие переводу и публикация статьи (малый грант). Связаться с APUA можно по адресу:

Alliance for the Prudent Use of Antibiotics

75 Kneeland Street

Boston, MA 02111-1901 USA

(тел. 617-636-0966, факс 617-636-3999)

или через Интернет: www.apua.org.

(Angulo F. Antimicrobial agents in aquaculture: potential imp