Bakterier i miljøet påvirker resistens hos mennesker

Miljø og bæredygtighed 8. dec 2022 4 min PhD student Hannah Lepper Skrevet af Morten Busch

Antimikrobiel resistens er en voksende folkesundhedstrussel, der dræber millioner af mennesker verden over. Deling af antibiotika-resistente bakterier mellem mennesker og dyr er en oplagt vej til spredning. Man ved dog kun lidt om, hvordan miljøet påvirker spredningen af ​​antimikrobiel resistens. En model udviklet af matematikere giver ny indsigt i dynamikken mellem mennesker, dyr og miljø. Denne viser, at antibiotikaresistente bakterier ser ud til at blive i miljøet på lang sigt, hvilket indikerer, at små mængder forurening kan have langvarige virkninger.

Interesseret i Miljø og bæredygtighed? Vi kan holde dig opdateret helt gratis


Overbrug og misbrug. Antibiotika virker ikke, som de plejede. Bakterier, der kunne bekæmpes med standard antibiotika for blot et par år siden, fører nu til genstridige hud- og urinvejsinfektioner og endda død af sygdomme som lungebetændelse, hvor det ikke længere er tilstrækkeligt at ordinere de "sædvanlige" antibiotika. I 2019 dræbte antimikrobiel resistens flere mennesker end HIV eller malaria.

”Meget lidt er kendt om virkningerne af indirekte transmission gennem miljøet på resistensdynamikken hos mennesker. Så vi undersøgte, hvordan selve miljøet påvirker den langsigtede dynamik af antimikrobiel resistens blandt mennesker. Et fund var vigtigheden af, hvor længe en antibiotikaresistent bakterie faktisk overlever i miljøet. Hvis de er meget modstandsdygtige, kan reservoiret af antimikrobiel resistens have stor indflydelse på menneskelige resistensrater,” forklarer Hannah Lepper, ph.d.-studerende ved Epidemiology Research Group ved University of Edinburgh, Storbritannien.,

Luften, vandet, jorden og alt muligt andet

Hannah Lepper er en del af et projekt, der undersøger, hvordan lokale måledata fra byspildevand kan informere om overfloden af ​​gener forbundet med antimikrobiel resistens på verdensplan. Ved at analysere data fra Global Sewage Surveillance Project overvåger forskerne den globale udbredelse af antimikrobiel resistens, men stræber også efter at besvare grundlæggende spørgsmål, såsom hvad antimikrobiel resistens er, og hvad de gener og bakterier, der spreder den, gør i miljøet.

"Og hvordan afspejler resistens i spildevand egentlig, hvad der sker med mennesker? Så det, vi ville gøre, var at starte med en meget simpel model uden for mange antagelser for at se, hvad der sker, når vi indtaster dataene. Mine kolleger Bram van Bunnik og Mark Woolhouse havde arbejdet på en model, der kun omfattede mennesker og dyr. Så et fornuftigt skridt var at tilføje miljøet til denne model for at forsøge at forstå, hvad der sker, når noget antibiotikaresistent materiale overføres,” siger Hannah Lepper.

Dette materiale kan overføres på forskellige måder: mellem mennesker, mellem mennesker og dyr eller gennem miljøet. For at studere, hvordan miljøet påvirker niveauet af menneskelig antimikrobiel resistens, besluttede forskerne at bygge en matematisk model for transmission af antimikrobiel resistens med mennesker, dyr og miljøer. Miljøet er dog en kæmpe kategori, der kræver, at der tages hensyn til luften, vandet, jorden og alt det andet, der omgiver og påvirker mennesker og dyr.

"Men vi ved ikke, hvad det egentlig betyder. Så i denne model skal vi betragte miljøet som værende ret lig mennesker eller dyr, men miljøet kommer til at betyde forskellige ting i forskellige sammenhænge. Folk, der bor i byen, har for eksempel næsten ingen interaktion med dyr overhovedet, og det miljø, man udsættes for, kan adskille sig meget fra det, man bor i på en gård på landet. Det var en stor udfordring,” forklarer Hannah Lepper.

En overraskelse

Selvom definitionen af ​​en enhed af miljøet kan virke mindre klar end en enhed af mennesker, måtte matematikeren udføre denne øvelse for at udvikle en model, der gav mening: en model til at sammenligne resultaterne under forskellige transmissionsscenarier, hvor miljøet er vigtigt , som på en gård, og i et miljø, der var mindre vigtigt – som i byen, hvor kontakten er mere begrænset.

"Vores model viser, at niveauet af antimikrobiel resistens hos mennesker var stærkt afhængigt af graden af ​​tilvækst eller tab af antimikrobielle resistensgener fra mennesker og ikke så meget fra dyr, men også fra miljøet. Det parameter var ret vigtigt. Så hvor længe, en antibiotikaresistent bakterie faktisk overlever i miljøet, viste sig at være ret vigtigt,” siger Hannah Lepper.

Da de byggede modellen, troede forskerne, at de ville finde ud af, at miljøet skulle være meget forurenet for at opretholde folks ret høje niveau af antimikrobiel resistens. De forventede derfor at finde ud af, at der skulle meget høje miljøværdier til for at opretholde de høje niveauer blandt mennesker, men det var ikke tilfældet.

"Så vi var overraskede over, at deling af antimikrobiel resistens mellem miljøet og mennesker påvirker den menneskelige epidemiologi af antibiotikaresistente bakterieinfektioner mere end forventet. Og især vedholdenheden af ​​de antimikrobielle resistensgener i miljøet var en stor overraskelse,” forklarer Hannah Lepper.

Vi ved stadig ikke nok

Brugen af ​​antibiotika til mennesker, dyr og landbrug har uden tvivl ført til den udbredte stigning i antimikrobiel resistens: i husdyr, fødevarer, hospitaler og det menneskelige samfund som helhed. Men den nye model viser, at hvordan, en indskrænkning af antibiotikaforbruget hos dyr påvirker menneskers antimikrobielle resistens, også afhænger stærkt af samspillet mellem mennesker og miljø.

"Vi ved stadig ikke nok om miljøet, men vi ved, at folk henter antibiotikaresistent materiale fra det. Og vores nye model viser tydeligt, at denne interaktion er endnu vigtigere, end vi måske havde troet. Antibiotikaresistente bakterier har mange potentielle veje til miljøet, herunder floder, kystvande og jord. De nye modeller kan være et vigtigt værktøj til at studere disse komplekse dynamikker i fremkomsten og spredningen af ​​antimikrobiel resistens,” siger Hannah Lepper.

En gennemgang fra 2016 om antimikrobiel resistens bestilt af den britiske regering anslår, at i 2050 vil så mange som 10 millioner mennesker kunne dø hvert år som følge af stigningen i antimikrobiel resistens, hvilket resulterer i bakteriers, vira, svampes og parasitters evne til at besejre stofferne designet til at dræbe dem.

”Mangel på data udgør ikke desto mindre en stor udfordring i forhold til at definere modelleringsparametrene for, hvordan den antimikrobielle resistens spredes og derved bekæmpe den. Den nye model gør os i stand til lettere at bestemme, hvilke slags data vi skal indsamle om udviklingen i den antimikrobielle resistens i miljøet og hyppigheden af ​​overførsel mellem mennesker og miljø, som er så afgørende for at forstå dynamikken i antimikrobiel resistens,” slutter Hannah Lepper.

"The role of the environment in dynamics of antibiotic resistance in humans and animals: a modelling study" er blevet offentliggjort i Antibiotics. Novo Nordisk Fonden finansierede projektet gennem en Challenge Program 2017-bevilling til Frank Møller Aarestrup til projektet "Global Surveillance of Antimicrobial Resistance."

My project looks at what we can find out about the global epidemiology of antimicrobial resistance using data from urban sewage. I analyse data from t...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020