Antibioticaresistentie kan uit bacteriën worden uitgehongerd

Het vermogen van bacteriën om genen te dragen en door te geven die hen overlevingsvoordelen bieden, zoals resistentie tegen antibiotica, hangt af van een overvloedige toevoer van zuurstof en voedingsstoffen. Als je hen van deze essentiële hulpbronnen verhongert, offeren de bacteriën een deel van hun metabolische belasting op om te overleven.
Dit was de conclusie van een Amerikaans team van onderzoekers onder leiding van milieuingenieur Pedro Alvarez van de Rice University in Houston, Texas, die hun onderzoek rapporteren in een paper dat op 5 februari online is gepubliceerd in Milieuwetenschappen en -technologie.

Antibioticaresistentie is een ernstig milieuprobleem

Alvarez en collega's zijn op zoek naar manieren om resistente genen in de omgeving te beheersen.
In een verklaring zegt hij dat de verspreiding van antibioticaresistentie niet alleen gaat om het enorme medische en volksgezondheidsprobleem dat de krantenkoppen haalt, maar ook om een ??serieus milieu, iets waarvan niet veel mensen op de hoogte zijn.
Hij is van mening dat antibiotica-resistente genen op een manier hun weg naar de grond kunnen vinden en uiteindelijk in het water en de voedselvoorziening, vanwege beperkte dierenvoedingsactiviteiten (CAFO's).
"Veel van de antibioticaresistente bacteriën zijn afkomstig uit de veehouderij, waar sprake is van overmatig gebruik, misbruik en misbruik van antibiotica", zegt Alvarez.

"Microben willen geen overtollige bagage meenemen"

Alvarez legt vervolgens uit hoe hij en zijn team begonnen met het idee dat "microben niet graag overbodige bagage meenemen".

Met andere woorden, ze "laten genen vallen die ze niet gebruiken omdat er een metabole belasting is, een hoge energiekost, om ze te houden", voegt hij eraan toe.
In hun studierapport beschrijven ze hoe meer dan 120 generaties, de "uitgehongerde" Pseudomonas aeruginosa bacteriën kozen ervoor hun kostbare energie vast te houden in plaats van het op te offeren om toekomstige generaties het stuk DNA (het 'plasmide') dat hen de mogelijkheid gaf om tetracycline te weerstaan ??over te dragen.
Plasmiden zijn op zichzelf staande DNA-moleculen die zich op zichzelf kunnen vermenigvuldigen. Ze kunnen oversteken naar andere soorten via een proces dat horizontale genoverdracht wordt genoemd.
Eén voorbeeld van een plasmide dat bacteriën het vermogen geeft om bijna alle soorten antibioticum te weerstaan, is NDM-1.

Getest hoe twee "model" -bacteriën hun antibioticaresistentie verliezen

Voor hun studie besloten de onderzoekers hun idee te testen dat microben niet graag overbodige bagage meenemen op twee soorten bacteriën: P. aeruginosa, dat in de bodem wordt gevonden en zou kunnen dienen als reservoir voor antibiotica-resistente genen in de omgeving, en een "model resistente stam" van E coli dat wordt uitgescheiden door landbouwhuisdieren.
Ze kozen die specifieke twee bacteriën zodat ze de resultaten konden vergelijken en "inzicht in responsvariabiliteit" kregen.

Ze groeiden kolonies van de bacteriën onder omstandigheden van verhongering, zodat ze niet genoeg zuurstof of voedingsstoffen hadden, en ook zonder tetracycline in hun omgeving.
De resultaten toonden aan dat na 120 generaties onder verhongering in afwezigheid van tetracycline, P. aeruginosa volledig zijn tetracycline-resistentie plasmide volledig overboord gegooid, terwijl E coli, zelfs na 500 generaties, nog steeds behouden.
Onder dezelfde hongeromstandigheden, maar in aanwezigheid van tetracycline, behielden beide bacteriën een niveau van resistentie.
De onderzoekers concluderen dat voor de twee modelstammen, "omstandigheden die de metabole belasting van plasmide reproductie verlichten", zoals beschikbaarheid van zuurstof en voedingsstoffen, de retentie van het resistentieplasmide verbeteren.
"... dergelijke omstandigheden (in de aanwezigheid van resterende antibiotica) kunnen bevorderlijk zijn voor de vorming en het behoud van ARG-reservoirs [antibioticumresistentiegen] in de omgeving", merken zij op.

Potentieel voor praktische toepassing: mulch in afvoerkanalen nabij bron

Een aanjager van antibioticaresistentie is wat biologen 'selectieve druk' noemen. In elke mix van microben, zowel bij mensen, dieren als in het milieu, betekent selectieve druk dat de zwakkere afsterven en de resistente overleven en zich vermenigvuldigen.
De onderzoekers zeggen dat dit betekent dat, om het weerstandsplasmide uit het DNA van bacteriën in de omgeving te vernietigen, je het probleem zo dicht mogelijk bij de bron moet aanpakken.
Alvarez zegt: "er zijn praktische implicaties voor wat we hebben gedaan", en biedt een voorbeeld:
"Als we een anaërobe barrière kunnen plaatsen op het punt waar een lagune in het milieu terechtkomt, zullen we in essentie selectieve druk uitoefenen op het verlies van antibioticaresistente genen en de verspreiding van deze factoren verminderen."
Een goedkope manier om een ??anaërobe (zuurstofloze) barrière te creëren, is om mulch in het drainagekanaal te plaatsen, zegt hij.
"Als je een CAFO door een kanaal laat leeglopen, plaats dan een anaerobe barrière in dat kanaal." "Een muls barrière doet het", legt hij uit.
Alvarez en zijn milieutechnisch team geloven in de filosofie dat "een ons preventie meer dan een pond saneren waard is".
In andere, woorden, laat de genen niet in de eerste plaats versterken in de omgeving:
"Stop ze voordat ze worden vrijgegeven en een eenvoudige manier is om een ??anaërobe barrière op te bouwen", dringt hij aan.
Geschreven door Catharine Paddock PhD