Ny forskning har kartlagt avloppsvattenflöden på gårdar och avslöjat var toppar i antibiotikaresistenta bakterier i flytgödsel förekommer, vilket visar att vatten från koppar- och zinkfotbad som används av mjölkdjur kan orsaka fluktuationer.
Forskare från University of Nottingham utvecklade matematiska modeller och genomförde forskning på gården för att utforska effekten av avloppsvattenflöden och hanteringsmetoder på antimikrobiell resistens (AMR) i flytgödsel. Forskningen är den första som undersöker effekterna av gårdslayout, gårdsmetoderna förknippade med olika områden på gården, och vilken inverkan dessa kan ha på uppkomsten och spridningen av AMR över gården.
Temporala fluktuationer i cefalosporinresistenta Escherichia coli observerades och tillskrevs jordbruksaktiviteter, särskilt bortskaffandet av förbrukat fotbad av koppar och zink i slurrysystemet. Resultaten har publicerats i npj Antimicrobials and Resistance .
Resultaten belyser gårdsspecifika möjligheter att minska AMR-föroreningar, utöver att minska antibiotikaanvändningen, inklusive försiktig bortskaffande eller återvinning av avfall från antimikrobiella metaller.
Mjölkslam, om den inte förvaras på rätt sätt, kan vara en källa till miljöförorening med antimikrobiella resistenta gener och bakterier, som så småningom kan komma in i den mänskliga befolkningen genom vatten eller grödor.
Tidigare modellforskning från University of Nottingham visade att gödseltankar som lämnades ensamma utan ytterligare avfall tillsatts i minst 60 dagar minskade spridningen av antibiotikaresistenta bakterier (ARB) när bakterierna dog i den fientliga miljön. Forskare märkte också att det fanns tillfällen då det fanns toppar i cefalosporinresistenta Escherichia coli.
"Vad vi först upptäckte var att gödseltanken inte var en så skrämmande plats som vi trodde för spridningen av antimikrobiella resistenta gener, och i själva verket skulle bakterierna dö i en sådan fientlig miljö om de lämnades ensamma under en tid. Men det som också var intressant var att vi såg fluktuationer i en särskilt problematisk läkemedelsresistent bakterie som heter Escherichia coli.
"När vi undersökte detta ytterligare i den här forskningen med hjälp av datormodellering och forskning på gården såg vi att det fanns en direkt korrelation mellan tömningen av vattnet från zink- och kopparfotbaden in i flytgödseltanken och en spik i närvaro av Escherichia coli, " sa Dov Stekel, professor i beräkningsbiologi vid School of Biosciences vid University of Nottingham.
Förutom antibiotika används andra antimikrobiella medel som metaller (koppar och zink) och andra kemikalier (t.ex. formalin, desinfektionsmedel) i stor utsträckning på gårdar globalt, särskilt i fotbad för att förhindra hälta hos boskap.
"Metaller och andra antimikrobiella medel (som formalin och glutaraldehyd) är kända för att ha en samselektiv effekt på antibiotikaresistens, vilket innebär att ARB kan kvarstå i slammet även efter att antibiotikan har brutits ned", säger Dr. Jon Hobman, docent. of Microbiology, School of Biosciences.
Professor Stekel tillade:"Att kartlägga de antibiotikaresistenta bakterierna på detta sätt gör det möjligt för oss att förstå dess exakta källa och viktigast av allt dess väg genom gården. Vi hoppas att denna information kommer att leda till praxis för avloppsvattenhantering som kan utvecklas för att mildra detta."
Ingenjörer vid University of Nottingham har börjat undersöka hur man tar bort koppar och zink från nötkreaturs fotbadsavloppsvatten och fann att skiktade dubbla hydroxider framgångsrikt tog bort koppar och zink från boskapsfotbad. Detta var den första framgångsrika undersökningen av avlägsnande av koppar och zink från en kommersiellt tillgänglig pulverlösning för nötkreatursfotbad.
Mer information: Henry Todman et al, Modellering av effekterna av avloppsvattenflöden och hanteringsmetoder på antimikrobiell resistens i mjölkgårdar, npj Antimicrobials and Resistance (2024). DOI:10.1038/s44259-024-00029-4
Tillhandahålls av University of Nottingham
