Olika tarmbakterier i honungsbin, om de är till hjälp eller skadliga för värden, sprida antibiotikaresistenta gener till varandra. Kredit:Christofer Bang
Det är sånt du kan förlora sömn över.
Hur kommer människor att överleva allvarliga infektioner i framtiden om vi har slut på verktyg idag för att bekämpa dem? Antibiotikaresistens bland sjukdomsframkallande bakterier är av global oro, eftersom vissa sista utvägsläkemedel inte längre kan bota vanliga sjukdomar som urinvägsinfektioner.
För att göra saken värre, forskare från Arizona State University och Norwegian University of Life Sciences har upptäckt att våra egna tarmbakterier kan vidmakthålla resistensen. Forskare upptäckte detta häpnadsväckande fynd när de undersökte det mikrobiella livet i honungsbiets tarmar.
"Till vår förvåning, fann vi att istället för att en tarmbakterie skaffar sig resistens och konkurrerar ut alla andra tarmbakterier i honungsbin, resistensgenerna spreds i bakteriesamhället så att alla bakteriestammar överlevde, sade Gro Amdam, en professor vid ASU School of Life Sciences och medförfattare till uppsatsen.
Fyndet publicerades i det aktuella numret av tidskriften Molekylär ekologi .
I studien, forskare undersökte tarmbakterier i honungsbin för att utforska frågan, "Vad händer med tarmbakterier när de utsätts för antibiotika under lång tid?" Medan honungsbin har en enklare mikrobiell gemenskap i sina tarmar jämfört med människor, de har också gemensamma egenskaper.
I den här studien, forskare fokuserade på mikrober som är resistenta mot tetracyklin. Förutom användning i humanmedicin, tetracyklin är ett antibiotikum som har använts flitigt i decennier för att främja tillväxt hos djur - ofta hos kyckling, boskaps- och grisuppfödning. Det sprayas också ofta på växter, inklusive äppel- och päronträd, för att förebygga sjukdomar som eldsvåda, som kan förstöra grödor. I USA, tetracyklin har använts även på ekologiska gårdar. I Norge, Reglerna för antibiotikaanvändning i jordbruk av alla slag är mycket strängare. Forskarna jämförde de antibiotikaresistenta generna i honungsbipopulationer från Arizona och Norge. Det fanns överraskande geografiska skillnader. När forskargruppen studerade de antibiotikaresistenta generna i honungsbipopulationen i Arizona, de hittade sex olika varianter av denna genetiska resistens - varje variant är produkten av en mutation i genen. I bipopulationen i Norge, teamet hittade bara en anpassning. Kredit:Åsmund Andersen
"Det finns en viktig likhet mellan honungsbi och mänskliga tarmbakterier, genom att vissa bakterier är i symbios med värden – dessa är viktiga för värdens hälsa, sa Jane Ludvigsen, doktorand vid norska universitetet för biovetenskap och huvudförfattare till uppsatsen. "Bakterierna vi undersökte är symbiotiska för honungsbiet, och de har alla viktiga funktioner. Eftersom de alla måste vara där för att värden ska må bra, vi tror att detta är anledningen till att antibiotikaresistenta gener har spridit sig till alla."
Överanvändning av antibiotika
I den här studien, forskare fokuserade på mikrober som är resistenta mot tetracyklin. Förutom användning i humanmedicin, tetracyklin är ett antibiotikum som har använts flitigt i decennier för att främja tillväxt hos djur - ofta hos kyckling, boskaps- och grisuppfödning. Det sprayas också ofta på växter, inklusive äppel- och päronträd, för att förebygga sjukdomar som eldsvåda, som kan förstöra grödor. I USA., tetracyklin har använts även på ekologiska gårdar. I Norge, reglerna för antibiotikaanvändning i jordbruk av alla slag är mycket strängare.
Forskarna jämförde de antibiotikaresistenta generna i honungsbipopulationer från Arizona och Norge. Det fanns överraskande geografiska skillnader.
"I bina från Arizona, vi såg att även om de inte har varit i kontakt med tetracyklin på många år, resistensgenerna finns kvar, sade Ludvigsen. Också, i den norska befolkningen, vi hittade några antibiotikaresistenta gener, men få.
"Jag tror att om det finns fler resistensgener i miljön, fler överföringar sker. Också, om bina exponeras för tetracyklin i sin miljö, de kan behöva få och behålla resistensgenerna. Tetracyklin används fortfarande i USA, så det kan vara en trigger. Det förtjänar ytterligare studier, eftersom det inte var fokus i denna tidning."
Antibiotikaanvändning inom jordbruket och människors hälsa leder till att bakterier får resistens (indikerat med ett +-tecken i illustrationen). Antibiotikaresistenta bakterier i miljön plockas upp av honungsbin under pollineringen. I biets tarm, genetiskt material för resistens "hoppar" mot naturliga tarmbakterier, som kan sprida motstånd ytterligare. Överanvändning av antibiotika (USA) leder till mer utbredda och utarbetade mönster eller resistens (indikeras med flera färger på +-tecken). Begränsad antibiotikaanvändning (Norge) leder till begränsade och mindre komplexa resistensmönster. Kredit:ASU VisLab
När forskargruppen studerade de antibiotikaresistenta generna i honungsbipopulationen i Arizona, de hittade sex olika varianter av denna genetiska resistens – varje variant är produkten av en mutation i genen. I bipopulationen i Norge, teamet hittade bara en anpassning.
Amdam sa att ett sätt att tänka på det är detta:Tetracyklinresistenta mikrober finns överallt. De är i smutsen, på växter och djur, och även inom oss. Men med tanke på tillräckligt med tid, utan exponering för antibiotika, en del av detta motstånd borde försvinna. En faktor som krävs för att antibiotikaresistens ska förbli utbredd är att behålla det selektiva trycket. Det är därför Amdam och Ludvigsen säger att det är viktigt att minska eller eliminera användningen av antibiotika i både jordbruk och jordbruk, och begränsa onödig användning för människors hälsa så mycket som möjligt.
Antibiotikaresistenta mikrober hos människor
Många tror att antibiotikaresistenta bakterier främst finns på platser som sjukhus. Och även om farliga mikrober kan hittas där, de finns också i våra vardagliga miljöer.
"Vår tidning förutspår att om det redan finns antibiotikaresistens i din tarm, då kommer de flesta eller alla dina tarmmikrober också att bära detta motstånd. I grund och botten, vi har blivit kraftfulla reservoarer för att bära antibiotikaresistenta gener, ", sade Amdam. "Detta är inte goda nyheter ur en epidemiologisk synvinkel. Om vår tidning har rätt, sedan från vad vi ser i USA och Norge, du kan fortsätta ackumulera flera versioner av antibiotikaresistenta gener. Om patogena bakterier passerar genom din kropp, de kan också ta upp detta motstånd."
Forskarna säger att ett nästa steg kan vara att studera hur binas tarm väljer för vissa typer av bakterier, och inte andra. Till exempel, i människor, vi vet att immunförsvaret är inblandat i att ta emot de "rätta" tarmbakterierna, men honungsbiets immunsystems roll är i stort sett okänd.