Механизмы резистентности к антибиотикам, MGEs и HGT важны в модуляции распространения АМР, особенно если антибиотики присутствуют в окружающей среде и существует сильное селективное давление на живые микроорганизмы. Перенос генов также более вероятен в таких средах, как сточные воды (или почва), где бактерии находятся в непосредственной близости друг от друга и в относительно высокой плотности. Для того чтобы контролировать распространение резистентности, важно иметь представление о молекулярной биологии различных мобильных генетических элементов и экологии окружающей среды, в которой возможно распространение Арг. Например, предполагается, что в условиях окружающей среды низкие температуры могут способствовать развитию антибиотикорезистентности у микробов ( Maal-Bared et al., 2013 ) и горизонтальный перенос генов мобильных генетических элементов, связанных с ARGs ( Miller et al., 2014). Примером такого генетического подвижного элемента может служить клинический ген integron-integrase класса 1 (intI1), который считается хорошим посредником для загрязнения, поскольку он связан с генами, придающими устойчивость к антибиотикам, и его обилие может быстро изменяться, поскольку клетки-хозяева могут иметь быстрые времена генерации, и этот мобильный элемент может перемещаться между бактериями в результате горизонтального переноса генов ( Gillings et al., 2014).
В таблице 5 представлена информация о содержании наиболее распространенных Арг в окружающей среде в отношении антимикробных препаратов, против которых наблюдается такая устойчивость. На основании представленной информации можно сделать вывод, что гены устойчивости к тетрациклину являются наиболее распространенными в окружающей среде и выявляются не только в очищенных сточных водах, но и в поверхностных водах и даже в пробах грунтовых вод. Помимо генов устойчивости к тетрациклину, один из генов устойчивости к сульфонамиду (sul1) особенно широко распространен в окружающей среде. Он также был обнаружен в подземных водах при самых высоких концентрациях, наблюдаемых в этой среде. К сожалению, отсутствуют сведения о выживаемости Арг в процессе получения питьевой воды из подземных (или поверхностных) вод, а также ее обеззараживания. Он может представлять угрозу для людей и животных, особенно в контексте потребления питьевой воды с присутствующими в ней Аргами. Кроме того, возникновение Арг может быть проблемой, когда очищенные сточные воды повторно используются для различных целей, таких как, например, орошение сельскохозяйственных культур. Поэтому следует подчеркнуть, что угроза устойчивости к антибиотикам может быть успешно устранена только в том случае, если будут решены экологические проблемы, а не только клинические ( Ferro et al., 2016).
Таблица 5 . Содержание гена устойчивости к антибиотикам (ARGs) в пробах сточных вод и окружающей среды.
Противомикробный препаратГеныСточные воды WWTPs (копия генов / мл)Речная вода (копия генов / мл)Грунтовые воды (копия генов / мл)РекомендацииБета-лактамные антитела, пенициллиныblaCTX6.0 × 101 - 1.0 × 1061.2 × 101 - 1.6 × 102не доступенПалларес-Вега и др. (2019);Tuo et al. (2018);Wen et al. (2016)Лахт и др. (2014)бла-те ...1.4 × 102 – 1.7 × 1041 × 103–1.9 × 106не доступенГуань и др. (2018);Korzeniewska and Harnisz (2018);Wang et al. (2018b)бла-Окса!1.0 × 103 – 1.5 × 107не доступенне доступенKorzeniewska and Harnisz (2018);Лахт и др. (2014)бла-ШВ1.7 × 101 – 1.8 × 108не доступенне доступенKorzeniewska and Harnisz (2018);Лахт и др. (2014)Тетрациклинытет а1.1 × 105 – 1.1 × 1071.3 × 103 – 1.0 × 107не доступенHarnisz et al. (2015b);Korzeniewska and Harnisz (2018);Su et al. (2018)tetB1.8 × 101 – 3.0 × 1072.1 × 101 – 1.0 × 107не доступенHarnisz et al., 2015a, Harnisz et al., 2015b;Маковская и др. (2016)tetM1.0 × 101 – 1.7 × 1041.7 × 103 – 1.2 × 1041.0 × 103Koike et al. (2007);Палларес-Вега и др. (2019);Su et al. (2018)tetW4.8 × 103 – 2.2 × 1051.7 × 104 – 1.0 × 105не доступенWen et al., 2016;Su et al. (2018)тет о1.0 × 104 – 1.6 × 1061.0 × 104 – 1.5 × 1043.9 × 103Harnisz et al. (2015b);Koike et al. (2007);Su et al. (2018)tetQ2.1 × 103 – 3.4 × 1041.0 × 104 – 3.7 × 1041.9 × 103Koike et al. (2007);Harnisz et al. (2015b);Su et al. (2018)tetX1.0 × 105 – 4.9 × 1051.0 × 104 – 5.7 × 105не доступенHarnisz et al. (2015b);Su et al. (2018)Макролиды, линкозамиды и стрептограминыЭМ Б1.9 × 102 – 1.5 × 1061.9 × 104 – 8.9 × 105не доступенDi Cesare et al. (2016);Палларес-Вега и др., 2019;Su et al. (2018);Tuo et al. (2018)ermC7.0 × 104 – 1.8 × 1061.3 × 101–7.9 × 101не доступенГуань и др. (2018);Мао и др. (2015)ЭМ Ф3.2 × 102–2.1 × 1071.6 × 104Гуань и др. (2018);Tien et al. (2017)Хинолоновые антибактериальные препаратыaac(6') - Ib-cr1.6 × 102 – 1.7 × 1047.9 × 102 – 6.3 × 105не доступенKorzeniewska and Harnisz (2018);Tuo et al. (2018)qepA1.0 × 103 – 1.1 × 1077 × 101 – 1.2 × 102не доступенKorzeniewska and Harnisz (2018);Su et al. (2018)qnrS4.0 × 102 – 6.6 × 1037 × 101 – 7.9 × 104не доступенГуань и др. (2018);Di Cesare et al. (2016);Палларес-Вега и др., 2019;Su et al. (2018)Сульфонамиды и триметопримsul16.2 × 103 – 1.3 × 1071.8 × 105 – 1.0 × 1062.5 × 104Korzeniewska and Harnisz (2018);Палларес-Вега и др., 2019;Su et al. (2018)sul25.4 × 102 – 1,1 × 1061.7 × 104 – 1.1 × 105не доступенDi Cesare et al. (2016);Палларес-Вега и др., 2019;Su et al. (2018)Другое веществофургон а1.4 × 104 – 6.5 × 1040–1.1 × 101не доступенCaucci et al. (2016);Tuo et al. (2018)mecA0–1.5 × 1000–1.9 × 101не доступенJäger et al., 2018;Wang et al. (2018b)
5. Выводы
Появление в окружающей среде противомикробных лекарственных препаратов (наряду с продуктами их трансформации) и антибиотикорезистентных бактерий и антибиотикорезистентных генов (а также других мобильных генетических элементов) стало глобальным явлением и угрозой. Непосредственная угроза обусловлена прежде всего потенциальным воздействием противомикробных препаратов и продуктов их трансформации, присутствующих в очищенных сточных водах, поверхностных и подземных водах, на живые организмы, включая человека. Наличие этих соединений в таких средах может представлять проблему при рассмотрении вопроса об их использовании (прямом или косвенном повторном использовании) в пищевых целях. По общему признанию, результаты экотоксикологических исследований свидетельствуют о том, что, за исключением бактерий и цианобактерий, коэффициент риска для поверхностных вод показывает, что на самом деле никакого острого риска от антибиотиков для нецелевых организмов не существует, однако следует подчеркнуть, что знания о потенциальном долгосрочном воздействии противомикробных препаратов на живые организмы по-прежнему незначительны. Поэтому необходимо проводить долгосрочные экотоксикологические исследования, позволяющие лучше оценивать экологический риск. Серьезной угрозой для окружающей среды является распространение устойчивых к антибиотикам бактерий и устойчивых к антибиотикам генов (и других мобильных генетических элементов). Основными источниками, ответственными за преобладание этих факторов в водной среде, являются сбросы сточных вод (как правило, сточные воды городских Ввтэс) ( Krzeminski et al., 2019; Rizzo et al., 2013; Pärnänen et al., 2019). Это происходит потому, что обычные WWTPs не способны к полной инактивации всех этих агентов. Кроме того, условия, преобладающие в Вспп, такие как повсеместное присутствие питательных веществ, повышают шансы на выживание или даже распространение устойчивых к антибиотикам бактерий.
Для ограничения распространения как противомикробных лекарственных средств, так и АБР и Арг в водной среде необходимо принять меры по борьбе с этим видом загрязняющих веществ в источнике. С этой целью органы власти должны постепенно вводить дополнительные стандарты качества воды и очистки сточных вод (например, концентрации отдельных противомикробных препаратов в очищенных средах, а также обилие отдельных Арг или других мобильных генетических элементов). Такая деятельность должна поддерживаться не только на глобальном, но и на местном уровне, поскольку очень часто возникновение специфического сочетания загрязняющих веществ является локальной проблемой.
Однако следует подчеркнуть, что феномен экологического возникновения антимикробных препаратов и распространения лекарственной устойчивости многогранен, и экологический аспект является лишь одним из них, но для эффективного противодействия ему необходимо осуществлять комплексную деятельность, основанную на сотрудничестве специалистов и ученых из различных областей науки или промышленности, таких как экология, медицина, Ветеринария, фармакология, Химическая технология и др.