Распространение устойчивых к антибиотикам актинобактерий в почвах, подверженных разным видам антропогенного воздействия

Исследовали спектры устойчивости к определённому набору антибиотиков и частоты встречаемости резистентных штаммов среди типичных почвенных бактерий – актиномицетов . Использовали равные по объему выборки изолятов из дерново-подзолистой почвы , отобранной на участках , типизирующих различные виды хозяйственной деятельности: производственные территории фанерного завода и химического комбината , территория медицинского учреждения, площадка сбора и хранения ТБО (твердых бытовых отходов). В общей сложности получено 58 изолятов с признаками, характерными для актиномицетов рода Streptomyces секций Cinereus, Helvolo-Flavus и Albus. Установлено, что различные виды хозяйственной деятельности приводят к специфическим изменениям антибиотического резистома, которым характеризуется почва естественного злаково-разнотравного луга (фон). В образце, отобранном на территории химического комбината , чаще, чем в почве фонового участка, встречались изоляты с устойчивостью к налидиксовой кислоте, амоксициллину и цефтриаксону. В почвенных образцах , отобранных на участке сбора ТБО и территории медицинского учреждения значимо (Р<0.05) выше доля штаммов , резистентных к налидиксовой кислоте, линкомицину и азитромицину, а в образце с территории фанерного завода – к налидиксовой кислоте и амоксициллину . Определены группы антибиотиков (хинолоны – налидиксовая кислота и β-лактамы – амоксициллин и цефтриаксон), устойчивость к которым у изолятов стрептомицетов из почв, задействованных в хозяйственной деятельности, была значимо выше, чем у почвенных изолятов с фоновой территории. Полученные данные указывают на необходимость мониторинга в распространении устойчивости к антибиотикам в почвах , подверженных не только риску накопления остаточных концентраций антибиотиков , но и иным последствиям антропогенных воздействий.

1. Ажогина Т. Н., Скугорева С. Г., Аль-Раммахи А . А. К., Гненная Н. В ., Сазыкина М. А., Сазыкин И. С. Влияние поллютантов на распространение генов устойчивости к антибиотикам в окружающей среде // Теоретическая и прикладная экология . 2020. № 3. С. 6 – 14. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2020-3-006-014

2. Гаузе Г. Ф ., Преображенская Т. П., Свешникова М. А., Терехова Л. П., Максимова Т. С. Определитель актиномицетов . Роды Sreptomyces, Streptoverticillium, Chainia. М.: Наука, 1983. 248 с .

3. Добровольская Т. Г., Головченко А. В ., Лысак Л . В ., Зенова Г. М. Физикохимия и биология торфа . Методы оценки численности и разнообразия бактериальных и актиномицетных комплексов торфяных почв. Томск : Издательство ТГПУ , 2010. 97 с.

4. Завьялова Н. Е ., Широких И. Г., Васбиева М. Т., Фомин Д. С. Влияние различных типов землепользования на прокариотные сообщества и стабилизацию органического вещества дерново-подзолистой почвы // Почвоведение . 2021. № 2. С. 232 – 239. https://doi.org/10.31857/S0032180X21020167

5. Зверева В . В ., Бойченко М. Н. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: в 2 т . М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. Т . 1. 448 с .

6. Звягинцев Д. Г., Зенова Г. М. Экология актиномицетов . М.: ГЕОС, 2001. 256 с .

7. Сазыкин И. С., Хмелевцова Л. Е ., Селиверстова Е . Ю., Сазыкина М. А . Влияние антибиотиков , использующихся в животноводстве , на распространение лекарственной устойчивости бактерий ( обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2021. Т. 57, № 1. С. 24 – 35. https://doi.org/10.31857/S0555109921010335

8. Определитель бактерий Берджи: в 2 т. / под ред. Дж. Хоулт, Н. Криг, П. Снит, Дж. Стейли, С. С. Уилльямс. М.: Мир , 1997. Т . 2. 800 с .

9. Широких И. Г., Соловьева Е . С., Ашихмина Т. Я . Комплексы актиномицетов в почвах промышленной и селитебной зон Кирова // Почвоведение. 2014. № 2. С. 203 – 209. https://doi.org/10.7868/S0032180X13100122

10. Afshinnekoo E ., Bhattacharya C., Burguete-García A., Castro-Nallar E., Deng Y ., Desnues C., Dias-Neto E., Elhaik E., Iraola G ., Jang S . COVID-19 drug practices risk antimicrobial resistance evolution // The Lancet Mi crobe. 2021. Vol. 2, no. 4. Р. 135 – 136. https://doi.org/10.1016/S2666-5247(21)00039-2

11. Aljeldah M. M. Antimicrobial resistance and its Spread Antimicrobial resistance and its Spread is a global threat // Antibiotics. 2 022. Vol. 11, iss. 8. Article number 1082. https://doi.org/10.3390/antibiotics11081082

12. Berg J ., Tom-Petersen A., Nybroe O . Copper amendment of agricultural soil selects for bacterial antibiotic resistance in the field // Letters in Applied Microbiology. 2005. Vol. 40, iss. 2. P. 146 – 151. https://doi.org/10.1111/j.1472-765X.2004.01650.x

13. Berglund B . Environmental dissemination of antibioti c resistance genes and correlation to anthropogenic contamination with antibiotics // Infection Ecology & Epidemiology. 2015. Vol. 5, iss. 1. Article number 28564. https://doi.org/10.3402/iee.v5.28564

14. Blair J. M., Webber M. A., Baylay A. J ., Ogbolu D. O., Piddock L. J. Molecular mechanisms of antibiotic resistance // Nature Reviews Mi crobiology. 2015. Vol. 13, iss. 1. P. 42 – 51. https://doi.org/10.1038/nrmicro3380

15. Cytryn E. The soil resistome: The anthropogenic, the native, and the unknown // Soil Biology and Biochemistry. 2013. Vol. 63. P. 18 – 23. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2013.03.017

16. D’Costa V. M., Griffiths E., Wright G. D. Expanding the soil antibiotic resistome: Exploring environmental diversity // Current Opinion in Microbiology. 2007. Vol. 10, iss. 5. P. 481 – 489. https://doi.org/10.1016/j.mib.2007.08.009

17. D’Costa V. M., McGrann K. M., Hughes D. W., Wright G. D. Sampling the antibiotic resistome // Science. 2006. Vol. 311, № 5759. P. 374 – 377. https://doi.org/10.1126/science.1120800

18. D’Costa V. M., King C. E., Kalan L. , Morar M., Sung W. W. , Schwarz C ., Froese D., Zazula G., Calmels F., Debruyne R., Golding G. B., Poinar H. N ., Wright G. D . Antibiotic resistance is ancient // Nature. 2011. Vol. 477, № 7365. P. 457 – 461. https://doi.org/10.1038/nature10388

19. Fatahi-Bafghi M . Antibiotic resistance genes in the Actinobacteria phylum // European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Di seases. 2019. Vol. 38, iss. 9. P. 1599 – 1624. https://doi.org/10.1007/s10096-019-03580-5

20. Finley R. L., Collignon P ., Larsson D. J., McEwen S. A., Li X. Z ., Gaze W. H., Topp E . The scourge of antibiotic resistance: The important role of the environment // Clinical Infectious Diseases. 2013. Vol. 57, iss. 5. Р. 704 – 710. https://doi.org/10.1093/cid/cit355

21. Gaze W. H., Abdouslam N., Hawkey P. M., Wellington E. M . H. Incidence of class 1 integrons in a quaternary ammonium compound-polluted environment // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2005. Vol. 49, iss. 5. P. 1802 – 1807. https://doi.org/10.1128/AAC.49.5.1802-1807.2005

22. Getahun H., Smith I ., Trivedi K ., Paulin S., Balkhy H. H . Tackling antimicrobial resistance in the COVID-19 pandemic // Bulletin of the World Health Organization. 2020. Vol. 98, iss. 7. P. 442 – 442A. https://doi.org/10.2471/BLT.20.268573

23. Hu H. W., Wang J. T., Li J ., Li J. J ., Ma Y. B., Chen D., He J. Z. Field ‐ based evidence for copper contamination induced changes of antibiotic resistance in agricultural soils // Environmental Microbiology. 2016. Vol. 18, iss. 11. P. 3896 – 3909. https://doi.org/10.1111/1462-2920.13370

24. Hu H. W., Wang J. T., Li J., Shi X. Z., Ma Y. B., Chen D., He J. Z . Long-term nickel contamination increases the occurrence of antibiotic resistance genes in agricultural soils // Environmental Science & Technology. 2017. Vol. 51, iss. 2. P. 790 – 800. https://doi.org/10.1021/acs.est.6b03383

25. Ikhimiukor O. O ., Odih E. E., Donado-Godoy P., Okeke I. N. A bottom-up view of antimicrobial resistance transmission in developing countries // Nature Microbiology. 2022. Vol. 7, iss. 6. P. 757 – 765. https://doi.org/10.1038/s41564-022-01124-w

26. Knapp C. W., McCluskey S. M., Singh B. K., Campbell C. D., Hudson G., Graham D. W. L . Antibiotic resistance gene bundances correlate with metal and geochemical conditions in archived Scottish soils // PLoS ONE. 2011. Vol. 6, iss. 11. Article number e27300. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0027300

27. Kozhevin P. A ., Vinogradova K. A., Bulgakova V. G. The soil antibiotic resistome // Moscow University Soil Science Bulletin. 2013. Vol. 68, iss. 2. P. 53 – 59. https://doi.org/10.3103/S014768741302004X

28. Liu S., Han Z ., Zhu D ., Luan X., Deng L., Dong L., Zhang Y. Field-based evidence for the enrichment of intrinsic antibiotic resistome stimulated by plant-derived fertilizer in agricultural soil // Journal of Environmental Sciences. 2024. Vol. 135. P. 728 – 740. https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.08.009

29. Livermore D. M . Antibiotic resistance during and beyond COVID-19 // JAC-Antimicrobial Resistance. 2021. Vol. 3, suppl. 1. P. 5 – 16. https://doi.org/10.1093/jacamr/dlab109

30. Lu X. M., Lu P. Z., Liu X. P. Fate and abundance of antibiotic resistance genes on microplastics in facility vegetable soil // Science of th e Total Environment. 2020. Vol. 709. Article number 136276. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.136276

31. O'neill J. Antimicrobial resistance: Tackling a crisis for the health and wealth of nations // The Review on Antimicrobial Resistance. 2014. Vol. 20. P. 1 – 16.

32. Ramakrishnan B., Venkateswarlu K ., Sethunathan N ., Megharaj M . Local applications but global implications: Can pesticides drive microorgan isms to develop antimicrobial resistance? // Science of the Total Environment. 2019. Vol. 654. P. 177 – 189. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.11.041

33. Ryan M. C., Stucky M ., Wakefield C ., Melott J. M., Akbani R ., Weinstein J. N ., Broom B. M. Interactive clustered heat map builder: An easy web-based tool for creating sophisticated clustered heat maps // F1000Research. 2019. Vol. 8. Article number 1750. https://doi.org/10.12688/f1000research.20590.2

34. Seiler C., Berendonk T. U . Heavy metal driven co-selection of antibiotic resistance in soil and water bodies impacted by agriculture and aquaculture // Frontiers in Microbiology. 2012. Vol. 3. Article number 399. https://doi.org/10.3389/fmicb.2012.00399

35. Sun M. , Ye M., Wu J ., Feng Y., Shen F., Tian D., Liu K. , Hu F. , Li H., Jiang X ., Yang L., Kengara F. Impact of bioaccessible pyrene on the a bundance of antibiotic resistance genes during Sphingobium sp.-and sophorolipidenhanced bioremediation in soil // Journal of Hazardous Materials. 2015. Vol. 300. P. 121 – 128. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2015.06.065

36. Walsh F., Duffy B. The culturable soil antibiotic resistome: A community of multi-drug resistant bacteria // PloS ONE. 20 13. Vol. 8, iss. 6. Article number e65567. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0065567

37. Wright G. D. Q&A: Antibiotic resistance: Where does it come from and what can we do about it? // BMC Biology. 2010. Vol. 8. Article number 123. https://doi.org/10.1186/1741-7007-8-123