Rezistencia na antibiotiká predstavuje závažný problém, pretože v priebehu posledných desaťročí môžeme pozorovať stály nárast v počte a diverzite antibiotickej rezistencie u baktérií. Výsledkom tohto javu je problematická liečiteľnosť niektorých bakteriálnych infekcií (Livermore, 2003). Baktérie rezistentné voči antibiotikám sa vyskytujú aj v prostredí, kde sa tieto látky nepoužívajú. Príčinou šírenia rezistencie môžu byť aj environmentálne faktory, napríklad prítomnosť iónov ťažkých kovov. V prostredí s viacerými stresovými vplyvmi môže byť z hľadiska prežitia pre baktérie výhodné, ak sú vybavené rezistenciou na obidva stresové vplyvy (Spain and Alm 2003). Skrížená rezistencia voči antibiotikám a kovom sa vyskytuje u baktérií vtedy, keď sa oba gény rezistencie nachádzajú na tom istom genetickom elemente (plazmid, transpozón,integrón) (Venner et al. 2009).
V našej práci sme študovali výskyt rezistencie voči antibiotikám u bakteriálnych izolátov zo skládky odpadu z výroby niklu v Seredi (28 izolátov) a výroby hliníka v Žiari nad Hronom (21 izolátov). Kým v prípade skládky odpadového lúženca z výroby niklu v Seredi ide o prostredie kontaminované najmä železom, chrómom a niklom, v prípade skládky hnedého kalu z výroby hliníka v Žiari nad Hronom ide o prostredie kontaminované najmä arzénom, vanádom, chrómom, meďou a ortuťou a sú osídlené rôznymi populáciami baktérií. V bakteriálnej populácii skládky odpadu z výroby niklu v Seredi dominujú gram-negatívne proteobaktérie (Pseudomonas spp.), v populácii skládky hnedého kalu z výroby hliníka v Žiari nad Hronom naopak dominujú gram-pozitívne baktérie (Arthrobacter spp. a Bacillus spp.). Napriek rozdielom v zložení populácií sme pozorovali podobný profil rezistencie voči antibiotikám. Na oboch študovaných lokalitách sa najčastejšie vyskytujú izoláty rezistentné voči ampicilínu (93% v Seredi verzus 67% v Žiari nad Hronom), nasledované izolátmi rezistentnými voči erytromycínu (57% v Seredi verzus 29% v Žiari nad Hronom). Najmenej často sa vyskytujú izoláty rezistentné voči tetracyklínu (7% v Seredi verzus 0% v Žiari nad Hronom).
Naše výsledky naznačujú, že skládky odpadu z výroby neželezných kovov okrem toho, že predstavujú významné environmentálne záťaže, môžu tiež slúžiť ako rezervoáre a „hot-spots“ šírenia rezistencie voči antibiotikám.
Livermore DM. (2003). Bacterial resistance: origins, epidemiology, and impact. Clin Infect Dis 36: S11–S23.
Spain, A., & Alm, E. (2003). Implications of microbial heavy metal tolerance in the environment. Reviews in Undergraduate Research, 2, 1–6.
Venner, S., Feschotte, C., & Biemont, C. (2009). Dynamics of transposable elements: Towards a community ecology of the genome. Trends in Genetics, 25, 317–323
Dobry deň!
Vedeli by ste mi prosím vysvetliť prečo z výroby niklu v Seredi dominujú gram-negatívne proteobaktérie (Pseudomonas spp.)a v populácii skládky hnedého kalu z výroby hliníka v Žiari nad Hronom naopak dominujú gram-pozitívne baktérie (Arthrobacter spp. a Bacillus spp.)? Ďakujem!
Re: Dobry deň!
Skládka hnedého kalu z výroby hliníka pri Žiari nad Hronom predstavuje významnú environmentálnu záťaž, kde primárnym stresovým faktorom nie je nadmerné množstvo ťažkých kovov ale pH prostredia. Ide o vysoko alkalické prostredie a práve to primárne determinuje zloženie bakteriálnej populácie. Preto na tejto skládke prevládajú alkalifilné druhy Bacillus sp. a Arthrobacter sp. pH na skládke odpadového lúženca pri Seredi je nižšie a preto je zastúpenie mikroflóry odlišné.
otázka
Rád by som sa opýtal, akú úlohu má výskyt gram-pozitívnosti alebo -negatívnosti u baktérií vo vzťahu s vami zistenými rezistenciami (ak nejaká existuje). Okrem toho by som rád vedel na základe čoho odvodzujete koreláciu medzi rezistenciou na ťažké kovy a rezistenciou na antibiotiká. V uvedenej literatúre (Venner et al. 2009) som podobnú formuláciu nevidel alebo nepostrehol. Je možné že sa jedná o dve navzájom nezávislé javy, ktoré spolu nesúvisia? Existujú aj iné práce, experimentálne popisujúce presné genetické sekvencie, ktorých narušenie bolo sprevádzané so zánikom rezistencie, poprípade oboch uvedených rezistencií?
Re: otázka
Re: Odpoveď
Tieto mechanizmy môžu byť spojené fyziologicky (skríženou rezistenciou )a geneticky (ko-rezistenciou). Skrížená rezistencia je mechanizmus, ktorý umožňuje toleranciu k viacerým faktorom ako je napríklad prítomnosť antibiotík a ťažkých kovov v prostredí. Ko-rezistencia je definovaná ako dva alebo viac spojených génov rezistencie, čo znamená, že tieto gény zodpovedné za viacnásobnú rezisteniu sú lokalizované vedľa seba na tom istom genetickom elemente (plazmid, transpozóm a pod.). Príkladom je výskum Osman et al., 2010, ktorí izolovali vodné baktérie s plazmidom obsahujúcim gény nesúce odolnosť voči ťažkým kovom aj antibiotikám. Vzhľadom k tesnému usporiadaniu génov možno predpokladať, že tieto gény sú výsledkom kombinovaného, horizontálneho prenosu génov (Seiler & Berendonk, 2012).
*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 3 (2012).
Taktiež je všeobecne známym a overeným faktom rezistencia na ampicilín a ortuť, ktorá je kódovaná genetickým element - transpozómom.
otazka
DObry den. zaujimalo by ma ci ste zistili, o aky druh rezistencie ide, a ci viete lokalizovat rezistencny marker u roznych druhov...ci sa siri plazmidom alebo fagom ak je rovnaky. dakujem
Dobrý večer
V tejto chvíli o tom nemáme informácie, ale ďalšie experimenty budú smerovať k tomu aby sme tento problém objasnili. Plazmidy sa nám doposiaľ taktiež detegovať nepodarilo.