28 listopada 2021

Antybiotyki na naszych talerzach

Organizacja Narodów Zjednoczonych oraz Międzynarodowa Organizacja zdrowia (WHO) uznały antybiotykooporność za główny problem współczesnej cywilizacji w utrzymaniu zdrowia ludzi. Z ostatniego Raportu WHO wynika, że na świecie około 700 000 ludzi umiera rocznie z powodu infekcji wywołanych przez bakterie oporne na antybiotyki. Szacuje się, że do 2050 roku liczba ta wzrośnie do 10 mln a bakterie oporne będą powodowały więcej przypadków śmiertelnych niż nowotwory.

W 2017 r. Międzynarodowa Organizacja Zdrowia (WHO) opublikowała pierwszą listę “priorytetowych patogenów” opornych na antybiotyki, które stanowią największe zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. Projekt dr hab. Magdaleny Popowskiej, prof. ucz. „Ograniczenie transferu oporności na antybiotyki do łańcucha pokarmowego” skupia się na problemie oporności bakterii na antybiotyki, występujących w środowisku takim jak gleba, odchody zwierzęce (obornik): świńskie i drobiowe.

Obornik to nawóz naturalny, który jest wykorzystywany pod uprawy. Jest stwierdzonym źródłem bakterii opornych na antybiotyki, a w tym bakterii patogennych dla ludzi i zwierząt. Zastosowanie obornika na pola uprawne bez odpowiedniego przetworzenia stwarza realne zagrożenie przedostania się bakterii opornych na antybiotyki do gleby, gdzie AMR (oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe) może się rozpowszechniać, a następnie przenosić się na płody rolne. Projekt zakłada, że wstępna obróbka obornika całkowicie usunie lub ograniczy zawarte w nim różnorodne bakterie oporne na antybiotyki (ARB) i geny oporności (ARG), w tym także te najbardziej priorytetowe przed wejściem do łańcucha pokarmowego. Głównym celem projektu jest zbadanie jakie bakterie oporne i na jakie antybiotyki występują w oborniku z uwzględnieniem bakterii patogennych o znaczeniu klinicznym. Następnie opracowanie i zbadanie różnych metod obróbki obornika, które doprowadzą do całkowitego usunięcia lub redukcji zawartych w nim ARB i ARG. Tym samym zostanie wyeliminowane ryzyko zanieczyszczenia płodów rolnych bakteriami opornymi na antybiotyki, zwłaszcza tymi, które stanowią największe zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. Finalnie zostanie zaproponowana metoda przetwarzania obornika, która pozwoli na stosowanie w większej skali odchodów zwierzęcych z ferm świńskich i kurzych jako nawozu naturalnego i bezpiecznego. Badania będą prowadzone w wielu układach eksperymentalnych i będą to nie tylko tzw. badania podstawowe ale także badania o dużym potencjale aplikacyjnym.

Pani dr hab. Magdalena Popowska, prof. ucz.

W Polsce jak i w innych krajach Europy, obornik z ferm kurzych i hodowli świń stanowi ogromny problem. Nie istnieje żadna dobrze działająca metoda utylizacji obornika, z resztą nie powinien być on utylizowany, ale odpowiednio zagospodarowany. Jest doskonałym źródłem związków organicznych, z których w wyniku procesów metabolicznych wielu pożytecznych grup bakterii glebowych powstaje próchnica – niezbędna do wysokiej produktywności gleb, jak również zapewniająca „odporność” gleby na suszę. Nawozy naturalne są również źródłem wielu makro- i mikro-elementów niezbędnych do prawidłowego rozwoju płodów rolnych. Jednak nawozy naturalne zostały zidentyfikowane jako rezerwuary AMR, w tym bakterii patogennych opornych na antybiotyki (ARB) oraz genów oporności (ARG). Dlatego opracowanie efektywnej, łatwej w zastosowaniu strategii obróbki nawozów naturalnych jest kluczowe dla powstania bezpiecznego i w pełni wartościowego nawozu naturalnego, który stanowiłby zamiennik dla syntetycznych nawozów mineralnych.

Oporność na antybiotyki bakterii oznacza, że bakterie nie są wrażliwe na dany antybiotyk i taki antybiotyk nie powoduje oczekiwanego efektu terapeutycznego, ponieważ nie hamuje wzrostu lub nie zabija bakterii. Mechanizmy oporności na antybiotyki istniały pierwotnie u bakterii produkujących antybiotyki (oporność naturalna), a obecnie zjawisko wiąże się z istnieniem różnorodnych genów oporności na tzw. ruchomych elementach genetycznych bakterii jak plazmidy, które mogą być przekazywane z bakterii do bakterii, co prowadzi do oporności nabytej.

Antybiotyki są wykorzystywane w przemyśle, rolnictwie, hodowli zwierząt, weterynarii i medycynie. Są one wszechobecne w środowisku. Obecność presji selekcyjnej powoduje, że bakteriom, pomimo ogromnego wydatku energetycznego „opłaca się” utrzymywać nową nabytą cechę w postaci genu/genów oporności. Umożliwia im przeżycie w danych środowisku. Dlatego tak ważne jest wprowadzenie w życie odpowiednich strategii interwencyjnych, aby ograniczyć rozpowszechnienie AMR w tym; ograniczenie stosowania antybiotyków w lecznictwie otwartym tzn. w domu i zaprzestanie masowego używania ich w produkcji zwierzęcej. Zastąpienie antybiotyków w zastosowaniu prewencyjnym na rzecz probiotyków, przetwarzanie odchodów zwierzęcych przed ich wykorzystaniem jako nawóz naturalny oraz wprowadzenie do oczyszczalni ścieków, po procesie biologicznym, etapu oczyszczania, który wyeliminowałby bakterie oraz ich materiał genetyczny.

Problemem antybiotykooporności w szeroko rozumianym środowisku zajmuję się już od kilkunastu lat. Niestety, choć problem znany od dawna na całym świecie nie udało się go wyeliminować, głownie z powodu nadużywania antybiotyków w hodowli zwierząt, rolnictwie, weterynarii i lecznictwie. Pomimo zakazu w krajach Unii Europejskiej (od 1. styczna 2006 roku) stosowania antybiotyków jako stymulatorów wzrostu do produkcji zwierzęcej, nadal tony antybiotyków stosuje się w tym celu. Zakaz nie dotyczy reszty świata, więc poza Europą zużycie antybiotyków do produkcji zwierzęcej jest ogromne, największe w krajach Azji, głównie przy produkcji drobiu i trzody chlewnej. Generalnie, w niektórych krajach całkowita ilość antybiotyków stosowanych w hodowli zwierząt jest 4 razy większa niż ilość stosowana w medycynie. W Polsce np. na fermach używa się rocznie od 600 do 800 ton antybiotyków. Roczne zużycie antybiotyków na całym świecie tylko do hodowli zwierząt od wielu lat utrzymuje się na poziomie ponad 100 tyś. ton. Niestety, jak pokazują Raporty Światowej Organizacja Zdrowia Zwierząt (OIE) ilość antybiotyków stosowanych u zwierząt na całym świecie nadal wzrasta.

Poza pracą dr hab. Magdalena Popowska interesuje się uprawą kwiatów ogrodowych. Ochrona środowiska od zawsze była w kręgu jej zainteresowań, dlatego postanowiła wykorzystać swoją wiedzę do badań aplikacyjnych, aby tworzyć biotechnologie dedykowane rozwiązaniom problemów z zanieczyszczeniem środowiska. W 2016 r. założyła spółkę biotechnologiczną BACTrem, początkowo spin-off Uniwersytetu Warszawskiego, a obecnie od 2019 r. Firma jest niezależna choć nadal związana z Wydziałem Biologii Uniwersytetu Warszawskiego (www.bactrem.pl)

-Augustyna Szczepańczyk