Антибіотики в агроекосистемах: мікробіом і резистом ґрунту
| Jazyk: | angličtina |
|---|---|
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Агроекологічний журнал; № 4 (2019); 85-92 Agroecological journal; № 4 (2019); 85-92 |
| ISSN: | 2077-4893 2077-4915 |
| Popis: | Contamination of agroecosystems with antibiotics is a serious problem nowadays. Impact of antibiotic contaminants into the environment is unknown, and concerns have been raised about the health of humans, animals, and agroecosystems. Despite increased research focused on antibiotics and antibiotic resistance last years, standard methods and practices for analyzing environmental samples are limited and future research needs are becoming evident. Antibiotics play a key role in the management of infectious diseases for humans, animals, livestock, and aquacultures all over the world. The release of increasing amount of antibiotics into waters and soils creates a potential threat to all microorganisms in these environments. Environmental contamination with antibiotics is one of factors that define the health consequences of antibiotic resistance in bacteria. Fluoroquinolones are one of the most used classes of antibiotics. Enrofloxacin belongs to the class of fluoroquinolone antibiotics that have been intensively used for treatment of bacterial infections in veterinary medicine. In the environment enrofloxacin can undergo degradations by different processes including photolysis, biodegradation and oxidation by mineral oxides but it is not sensitive to hydrolysis. Despite these degradation mechanisms, environmental half life time of enrofloxacin is very long. In this study, the effect of enrofloxacin on the activity and structure of soil microbiome was evaluated. In model ecosystems with different concentrations of enrofloxacin we planted Lactuca sativa var. crispa, Anethum graveolens, Thymus serpillum, Mentha piperita, Calendula officinalis. The most active enrofloxacin from the soil was absorbed by Lactuca sativa var. crispa, and Calendula officinalis. The soil with a high concentration of antibiotic was characterized by a low content of nitrogen-fixing microorganisms and a high number of oligotrophic and spore-forming microbiota. Contamination with antibiotics is also an important factor in formation of soil resistome — the community of soil microorganisms with high level of antibiotic resistance. Thirty seven antibiotic resistant bacterial isolates were cultured from soil. All isolates were multi-drug resistant, of which greater than 64% were resistant to 12 antibiotics, comprising almost all classes of antibiotic. In experiment we isolated 5 bacteria resistant to all tested antibiotics: anaerobic bacteria: Clostridium difficile, Clostridium perfringens and aerobic bacteria: Enterococcus faecalis, Yersinia enterocolitica, Enterobacter cloacae. All of them are antibiotic resistant and are the causative agents of food borne infections. The antibiotic contamination of the soil, cause negative changes in microbial community, and is one of important factors in the formation of soil resistome. Известно, что загрязнение агроэкосистем антибиотиками является актуальной проблемой современности. Влияние загрязнения антибиотиками на окружающую среду, здоровье человека и животных изучено мало. Антибиотики играют ключевую роль в борьбе с инфекционными заболеваниями у людей, животных и аквакультуре во всем мире. Поступление все большего числа антибиотиков в воду и почву приводит к потенциальным угрозам для всех микроорганизмов в данных средах. Загрязнение окружающей природной среды антибиотиками является одним из факторов, определяющих формирование бактериальной резистентности. Фторхинолоны — один из наиболее распространенных классов антибиотиков. Энрофлоксацин относится к классу антибиотиков фторхинолонов, который интенсивно используют для лечения бактериальных инфекций в ветеринарии. В окружающей среде энрофлоксацин подвергается деградации при различных условиях, в т.ч. путем фотолиза, биодеградации и окисления минеральными оксидами, но он не является чувствительным к гидролизу. Несмотря на эти механизмы деградации, время полураспада энрофлоксацина в окружающей среде является довольно долгим. Было оценено влияние энрофлоксацина на активность и структуру микробиома почвы. В модельных экосистемах с различной концентрацией энрофлоксацина культивировали: Lactuca sativa var. crispa, Anethum graveolens, Thymus serpillum, Mentha piperita, Calendula officinalis. Наиболее активно энрофлоксацин из почвы поглощали следующие сельскохозяйственные растения: Lactuca sativa var. crispa и Calendula officinalis. Почва с высокой концентрацией антибиотика характеризовалась низким содержанием микроорганизмов, фиксирующих азот, и значительным количеством олиготрофной и спорообразующей микробиоты. Загрязнение антибиотиками также является важным фактором формирования резистома почвы — совокупности почвенных микроорганизмов с высоким уровнем устойчивости к антибиотикам. Из почвы модельных агроэкосистем было выделено 37 устойчивых к антибиотикам бактериальных изолятов. Установлено, что все изоляты устойчивы к антибактериальным препаратам, из которых более 64% были резистентными к 12 антибиотикам (практически всех классов). В эксперименте было выделено пять бактерий, устойчивых ко всем тестируемым антибиотикам — анаэробные бактерии: Clostridium difficile, Clostridium perfringens и аэробные бактерии: Enterococcus faecalis, Yersinia enterocolitica, Enterobacter cloacae. Все они являются устойчивыми к антибиотикам, а также и возбудителями инфекционных болезней, вызывающих угрозу для здоровья человека. Загрязнение почвы антибиотиками вызывает негативные изменения в микробных сообществах и является одним из важных факторов формирования резистома почвы. Відомо, що забруднення агроекосистем антибіотиками є актуальною проблемою сьогодення. Вплив забруднення антибіотиками на навколишнє природне середовище, здоров’я людини і тварин є мало вивченим. Антибіотики відіграють ключову роль у боротьбі з інфекційними захворюваннями у людей, тварин та аквакультурі в усьому світі. Надходження дедалі більшої кількості антибіотиків у води та ґрунти зумовлює потенційну загрозу для всіх мікроорганізмів у цих середовищах. Забруднення навколишнього природного середовища антибіотиками є одним із чинників, що визначають формування бактеріальної резистентності. Фторхінолони — один з найбільш розповсюджених класів антибіотиків. Енрофлоксацин належить до класу антибіотиків фторхінолону, який інтенсивно використовують для лікування бактеріальних інфекцій у ветеринарії. У навколишньому природному середовищі енрофлоксацин піддається деградації за різних умов, у т.ч. шляхом фотолізу, біодеградації та окислення мінеральними оксидами, але він не є чутливим до гідролізу. Незважаючи на ці механізми деградації, час напіврозкладу енрофлоксацину в навколишньому природному середовищі є доволі довгим. Було оцінено вплив енрофлоксацину на активність та структуру мікробіому ґрунту. У модельних екосистемах з різною концентрацією енрофлоксацину культивували: Lactuca sativa var. crispa, Anethum graveolens, Thymus serpillum, Mentha piperita, Calendula officinalis. Найактивніше енрофлоксацин із ґрунту поглинали сільськогосподарські рослини, як-от: Lactuca sativa var. crispa та Calendula officinalis. Ґрунт з високою концентрацією антибіотика характеризувався низьким умістом мікроорганізмів, що фіксують азот, і значною кількістю оліготрофної та спороутворювальної мікробіоти. Забруднення антибіотиками також є важливим чинником формування резистому ґ рунту — сукупності ґрунтових мікроорганізмів із високим рівнем стійкості до антибіотиків. З ґрунту модельних агроекосистем було виділено 37 стійких до антибіотиків бактеріальних ізолятів. Встановлено, що всі ізоляти є стійкими до антибактеріальних препаратів, з яких понад 64% були резистентними до 12 антибіотиків (майже всіх класів). В експерименті було виділено п’ять бактерій, стійких до всіх тестованих антибіотиків — анаеробні бактерії: Clostridium difficile, Clostridium perfringens та аеробні бактерії: Enterococcus faecalis, Yersinia enterocolitica, Enterobacter cloacae. Усі вони є стійкими до антибіотиків, а також збудниками інфекційних хвороб, що спричиняють загрозу для здоров’я людини. Забруднення ґрунту антибіотиками спричиняє негативні зміни у мікробних угрупованнях і є одним із важливих чинників формування резистому ґрунту. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|