Antibiotikaresistens sprider sig genom luften Vi andas, varna forskare

Den tjocka dimma som rullar över San Franciscos Golden Gate-bro är synonymt med Bay Area. Men mer än ett emblem för kuststaden kan dimman också representera en massiv motorväg för gener som skapar farliga antibiotikaresistenta "superbuggar", varnar forskare i en studie publicerad i Miljövetenskap och teknik. Ökningen av superbakterier genom överprescription och missbruk av antibiotika är svår nog att kontrollera som det är, men nu verkar det som om de kan komma ut ur luften.

Den oroväckande spridningen av infektioner från super gonorré och Staphylococcus aureus visar hur illa det antibiotikaresistenta bakterieproblemet har blivit. I januari konstaterade Världshälsoorganisationen att 500 000 personer i 22 länder hade antibiotikaresistenta infektioner som var nästan obehandlade. Anledningen till att dessa superbugs är så farliga är att de bär vissa antibiotikaresistensgener (ARG) som skyddar dem från de flesta droger.

Vanligtvis sprider ARGs när en lycklig superbug överlever efter att en dos av antibiotika dödar de flesta av kamraterna, vilket gör att den här superbugen kan multiplicera, skapa sin egen koloni av minions som delar sitt överlägsna genetiska material. Men laget bakom den nya studien visade att i dessa ARG kan sprida ett annat sätt: De kan bli luftburet, reser från bakterier till bakterier runt om i världen - skapar nya former av superbugs.

"ARG kan resa genom luft till avlägsna regioner eller på andra ställen där antibiotika å andra sidan är mindre använda," studerar författaren Maosheng Yao Ph.D. av Peking Universitys College of Environmental Sciences and Engineering berättar Omvänd. "Vanliga bakterier kan bli resistenta mot antibiotika vid upptagning av dessa ARG."

Luftburna ARG gör Yao och hans team nervösa, eftersom de representerar bakteriernas andra, svårare att hantera metod för att ackumulera gener. Till skillnad från djur som måste vänta med att föda överföra sitt genetiska material till nästa generation kan bakterier injicera varandra med genetiskt material, inklusive ARG. Effekterna är permanenta eftersom generna kodas i DNA hos mottagarbakterierna.

Denna process kallas horisontell överföring, är det som gör luftburet motstånd ett sådant hot. Luftströmmar som cirkulerar i stadsmiljöer virvar runt miljontals människor varje dag, vilket ökar möjligheten att en typisk resistent bakterie kan möta en antibiotikaresistent.

Globetrotting ARGs

Den härskande observationen tog upp två frågor för Yao. Vilka städer över hela världen är ARG turism hotspots, och hur kommer de in i luften i första hand?

För att undersöka detta samlades gruppen av bakterier i luften från 19 städer, inklusive San Francisco, Peking och Paris, med en särskilt genial metod. De slumpmässigt utvalda bilar från varje stad och tog prover av partiklar som hade ackumulerats på insidan av AC-filtren, vilket har visat sig troget representera partiklar i utomhusföroreningar. Genom att skrapa filtren själva hade laget gott om prov för att skärma för sina ARG.

Deras screening avslöjade 30 olika typer av ARG som gör bakterier resistenta mot sju typer av antibiotika.

Peking, Kina och Brisbane, toppade Australien listan som städerna mest mångfald av ARG i luften, men typerna av ARG i luften varierade kraftigt från stad till stad. Till exempel innehöll Melbournes luft höga nivåer av luftburna gener som gav resistens mot läkemedel som penicillin och låga nivåer av gener som gav resistens mot ciproflaxin, ett antibiotikum som används för att behandla tyfoid.

Denna analys åt sidan, en stad toppade listan med de högsta koncentrationerna av ARG i deras luft: San Francisco. Även om staden hade mindre övergripande föroreningar i luften än partikelformiga städer som Peking, blev Yao överraskad att upptäcka att Bay Area hade mer luftburna ARG än Paris, Peking och Singapore och mer än 100 gånger mer ARG än den relativt lilla staden Bandung, Indonesien.

"För vissa städer med bra luftkvalitet har vi upptäckt högre överflöd av ARG, även inklusive ARG som skräddarsys för att motstå de mest kraftfulla antibiotika", förklarar Yao.

Var kom de ifrån?

Yao föreslår att dessa gener kommer från platser som avloppsreningsverk, sjukhus eller djurfoderverksamhet. Avloppsvatten behandlas ofta med antibiotika som, om det inte lyckades med att döda alla bakterier, kan leda de överlevande att utveckla en mängd motståndsgener. Tidigare forskning har också visat att avloppsvattnet sannolikt kommer att aerosoliseras, vilket innebär att de partiklar som finns i vattnet kan bli luftburna.

Vad som helst som driver spridningen av antibiotikaresistens, är det dags att dubbla ner på att innehålla det, skrev forskare från University of Exeter Medical School i en branschfinansierad mBio studera på tisdag. "Hittills har en hel del forskningsinsatser för att ta itu med detta problem funnits kring sjukhus och minskat klinisk förskrivning, men vi vet nu att miljön sannolikt kommer att spela en roll i hur motståndet mot antibiotika kan utvecklas och sprida sig", säger lead author William Gaze, Ph.D. "Vi behöver alla tänka mer holistiskt om miljöhantering av avfall, inklusive hur vi behandlar vårt avloppsvatten."

Även om generna av de bakterier som lever i avloppsvatten slutligen inte blir luftburna globetrotters som flyter i städer runt om i världen, är det bättre att hålla vårt avlopp under kontroll, föreslår Yao, det kan vara ett bra ställe att börja. Under tiden gör San Francisco-medborgarna en tjänst och sluta spola antibiotika ner på toaletten.