Натуральные соединения из куркумы и ревеня могут помочь в борьбе с устойчивыми к антибиотикам бактериями в сточных водах
При приёме антибиотиков часть дозы выводится с мочой и калом и попадает в сточные воды. Низкая концентрация антибиотика создаёт условия для эволюции устойчивых бактерий.
Учёные, изучавшие устойчивые к антибиотикам бактерии на очистных сооружениях, обнаружили полирезистентные штаммы видов, обычно не опасных для здоровых людей. Однако эти бактерии могут передавать гены устойчивости более опасным патогенам, таким как E. coli.
Исследователи проверили действие на эти бактерии натуральных соединений, которые потенциально можно использовать в очистке сточных вод. Наиболее эффективными оказались куркумин из куркумы и эмодин из ревеня.
«Без улучшения методов очистки сточные воды могут стать рассадником "супербактерий", которые попадут в водоёмы, создавая риски для здоровья населения», — заявила старший автор статьи в Frontiers in Microbiology доктор Лиюань "Джоанна" Хоу из Университета штата Юта.
Выживание устойчивых
Устойчивость к антибиотикам развивается, когда бактерии эволюционируют, становясь менее уязвимыми. Это более вероятно при воздействии сублетальных доз антибиотиков.
Некоторые бактерии устойчивы к нескольким антибиотикам, включая препараты «последней линии», такие как колистин. В образцах сточных вод с очистных сооружений в Логане (Юта) Хоу и её коллеги обнаружили бактерии, устойчивые даже к колистину.
Учёные выделили с помощью антибиотика сульфаметоксазола девять устойчивых штаммов и проверили их устойчивость к различным классам антибиотиков. Секвенирование геномов позволило идентифицировать гены устойчивости.
Один штамм, U2, обладавший наибольшим числом и разнообразием генов устойчивости, был резистентен ко всем протестированным антибиотикам. Выделенные штаммы принадлежали к родам Microbacterium, Chryseobacterium, Lactococcus lactis и Psychrobacter.
«Хотя они не относятся к приоритетным клиническим патогенам, некоторые являются оппортунистическими возбудителями, например, пневмонии у людей с ослабленным иммунитетом. Эти бактерии также могут служить резервуарами для передачи генов устойчивости клинически значимым патогенам», — пояснила Хоу.
Поиск решений
Учёные обработали колонии бактерий 11 натуральными соединениями в разных концентрациях: берберин, хлорфлавонин, хризин, куркумин, эмодин, гесперидин, нарингин, кверцетин, ресвератрол, рутин и 2'-гидроксифлавон. Оценивались рост клеток, образование биоплёнки и активность бактерий.
«Мы выбрали соединения в основном растительного происхождения, такие как куркумин из куркумы, кверцетин из лука и яблок, и эмодин из ревеня, основываясь на их известных антимикробных свойствах и природной доступности», — сказала Хоу.
Эмодин и куркумин лучше всего подавляли рост клеток и образование биоплёнки. Куркумин и высокая доза эмодина снижали клеточную активность, хотя низкая доза эмодина её повышала. Однако грамотрицательные бактерии, такие как Chryseobacterium, оказались устойчивы ко всем соединениям.
«Хотя натуральные соединения, такие как куркумин и эмодин, перспективны для подавления грамположительных полирезистентных бактерий, необходимы дальнейшие исследования», — заключила Хоу.
Будущая работа должна включать тестирование в реальных сточных водах, изучение синергии с существующими методами очистки, оценку долгосрочного воздействия на микробные сообщества и динамику устойчивости, а также масштабирование экспериментов до пилотных испытаний.