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
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