Антибіотики в агроекосистемах: мікробіом і резистом ґрунту

Анотація

Відомо, що забруднення агроекосистем антибіотиками є актуальною проблемою сьогодення. Вплив забруднення антибіотиками на навколишнє природне середовище, здоров’я людини і тварин є мало вивченим. Антибіотики відіграють ключову роль у боротьбі з інфекційними захворюваннями у людей, тварин та аквакультурі в усьому світі. Надходження дедалі більшої кількості антибіотиків у води та ґрунти зумовлює потенційну загрозу для всіх мікроорганізмів у цих середовищах. Забруднення навколишнього природного середовища антибіотиками є одним із чинників, що визначають формування бактеріальної резистентності. Фторхінолони — один з найбільш розповсюджених класів антибіотиків. Енрофлоксацин належить до класу антибіотиків фторхінолону, який інтенсивно використовують для лікування бактеріальних інфекцій у ветеринарії. У навколишньому природному середовищі енрофлоксацин піддається деградації за різних умов, у т.ч. шляхом фотолізу, біодеградації та окислення мінеральними оксидами, але він не є чутливим до гідролізу. Незважаючи на ці механізми деградації, час напіврозкладу енрофлоксацину в навколишньому природному середовищі є доволі довгим. Було оцінено вплив енрофлоксацину на активність та структуру мікробіому ґрунту. У модельних екосистемах з різною концентрацією енрофлоксацину культивували: Lactuca sativa var. crispa, Anethum graveolens, Thymus serpillum, Mentha piperita, Calendula officinalis. Найактивніше енрофлоксацин із ґрунту поглинали сільськогосподарські рослини, як-от: Lactuca sativa var. crispa та Calendula officinalis. Ґрунт з високою концентрацією антибіотика характеризувався низьким умістом мікроорганізмів, що фіксують азот, і значною кількістю оліготрофної та спороутворювальної мікробіоти. Забруднення антибіотиками також є важливим чинником формування резистому ґ рунту — сукупності ґрунтових мікроорганізмів із високим рівнем стійкості до антибіотиків. З ґрунту модельних агроекосистем було виділено 37 стійких до антибіотиків бактеріальних ізолятів. Встановлено, що всі ізоляти є стійкими до антибактеріальних препаратів, з яких понад 64% були резистентними до 12 антибіотиків (майже всіх класів). В експерименті було виділено п’ять бактерій, стійких до всіх тестованих антибіотиків — анаеробні бактерії: Clostridium difficile, Clostridium perfringens та аеробні бактерії: Enterococcus faecalis, Yersinia enterocolitica, Enterobacter cloacae. Усі вони є стійкими до антибіотиків, а також збудниками інфекційних хвороб, що спричиняють загрозу для здоров’я людини. Забруднення ґрунту антибіотиками спричиняє негативні зміни у мікробних угрупованнях і є одним із важливих чинників формування резистому ґрунту.