Микропластик создает супербактерии, не поддающиеся лечению антибиотиками

Исследователи Бостонского университета обнаружили, что бактерии, подвергшиеся воздействию пластиковых частиц, стали более устойчивыми к антибиотикам. Это вызвало серьезные опасения в отношении общественного здравоохранения. Последствия могут быть особенно серьезными в местах скопления пластиковых отходов. Поскольку микропластик продолжает проникать в воду, еду и воздух, он может усиливать супербактерии неизвестными ранее способами.

Микропластик — крошечные фрагменты пластиковых отходов, которые находятся повсюду. Они скапливаются в океанах, облаках и вершинах гор, проникают в пищевые цепи, а также в организмы людей. Ученые работают над тем, чтобы понять скрытые последствия этого широко распространенного загрязнения.

При этом он может способствовать развитию устойчивости к антибиотикам. Исследователи из Бостонского университета обнаружили, что бактерии, подвергшиеся воздействию микропластика, стали устойчивыми к нескольким антибиотикам, обычно используемым для лечения инфекций.

Это вызывает особую обеспокоенность у людей, живущих в перенаселенных, недостаточно обслуживаемых районах, таких как поселения беженцев, где скапливаются пластиковые отходы и легче распространяются бактериальные инфекции. Исследование, опубликованное в Applied and Environmental Microbiology, подчеркивает растущий риск для общественного здравоохранения.

«Тот факт, что микропластик повсюду вокруг нас, и тем более в бедных местах, где санитария может быть ограничена, является поразительной частью этого наблюдения», — говорит Мухаммад Заман, профессор биомедицинской инженерии Бостонского университетского инженерного колледжа, изучающий устойчивость к противомикробным препаратам и здоровье беженцев и мигрантов.

По его словам, существует опасение, что это может представлять более высокий риск в неблагополучных сообществах, и только подчеркивает необходимость большей бдительности и более глубокого понимания взаимодействия микропластика и бактерий.

По оценкам, ежегодно 4,95 млн человек умирают от инфекций, устойчивых к противомикробным препаратам. Бактерии становятся устойчивыми к антибиотикам по многим причинам, включая неправильное использование и их чрезмерное назначение.

При этом важнейшим фактором, способствующим устойчивости, является микросреда, непосредственное окружение микроба, где размножаются бактерии и вирусы. В лаборатории Замана в Бостонском университете исследователи тщательно проверили, как распространенная бактерия Escherichia coli (E. coli) реагировала на нахождение в закрытой среде с микропластиком.

«Пластик обеспечивает поверхность, к которой бактерии прикрепляются и колонизируются», — говорит Нила Гросс, кандидат наук BU в области материаловедения и инженерии и ведущий автор исследования. Прикрепившись к любой поверхности, бактерии создают биопленку — липкое вещество, которое действует как щит, защищая бактерии от захватчиков и надежно удерживая их.

Несмотря на то, что бактерии могут выращивать биопленки на любой поверхности, Гросс заметила, что микропластик настолько перегружал бактериальные биопленки, что при добавлении антибиотиков в смесь лекарство не могло проникнуть сквозь щит.

«Мы обнаружили, что биопленки на микропластике, по сравнению с другими поверхностями, такими как стекло, намного прочнее и толще, как дом с тонной изоляции, — говорит Гросс. — Это было ошеломляюще».

Уровень устойчивости к антибиотикам на микропластике был настолько высок по сравнению с другими материалами, что она проводила эксперименты несколько раз, тестируя различные комбинации антибиотиков и типы пластикового материала. Каждый раз результаты оставались неизменными.

«Мы демонстрируем, что присутствие пластика делает гораздо больше, чем просто предоставляет поверхность для прилипания бактерий — на самом деле он приводит к развитию резистентных организмов», — говорит Заман, который руководит Центром принудительного перемещения BU с миссией улучшить жизнь людей по всему миру.

Прошлые исследования показали, что беженцы, просители убежища и принудительно перемещенные лица подвергаются повышенному риску заражения лекарственно-устойчивыми инфекциями из-за проживания в переполненных лагерях и наличия повышенных барьеров для получения медицинской помощи.

«Исторически люди связывали устойчивость к антибиотикам с поведением пациента, например, с непринятием антибиотиков по назначению врача. Но нет ничего, что человек сделал бы, чтобы быть вынужденным жить в определенной среде, и факт в том, что он подвергается более высокому риску резистентных инфекций», — утверждает Заман, руководитель Центра принудительного перемещения BU, миссия которого — улучшить жизнь перемещенных людей по всему миру.

Согласно данным, по состоянию на 2024 год во всем мире насчитывалось 122 миллиона перемещенных лиц. Заман отмечает, что распространенность микропластика может добавить еще один элемент риска для и без того недостаточно финансируемых и недостаточно изученных систем здравоохранения, которые обслуживают беженцев.

Гросс и Заман говорят, что следующим шагом в их исследовании станет выяснение того, применимы ли их выводы в лаборатории к внешнему миру. Они надеются начать исследования с зарубежными партнерами, чтобы наблюдать за лагерями беженцев на предмет бактерий и вирусов, устойчивых к антибиотикам, связанных с микропластиком. Исследователи также стремятся выяснить точные механизмы, которые позволяют бактериям так крепко держаться за пластик.

«Пластики очень легко адаптируются», — говорит Гросс. По ее словам, их молекулярный состав может помочь бактериям процветать, но неясно, как это происходит. Одна из теорий, заключается в том, что пластик отталкивает воду и другие жидкости, что позволяет бактериям легко прикрепляться, объяснила она.

Но со временем пластик начинает впитывать влагу. Это означает, что микропластик может поглощать антибиотики до того, как они достигнут целевых бактерий. Они также обнаружили, что даже когда микропластик был удален из уравнения, бактерии, которые когда-то в нем содержались, сохраняли способность образовывать более прочные биопленки.

«Слишком часто эти вопросы рассматриваются через призму политики, международных отношений или иммиграции, и все это важно, но история, которая часто упускается из виду, — это базовая наука, — заключает Заман. — Мы надеемся, что эта статья заставит больше ученых, инженеров и исследователей задуматься над этими вопросами».

Микропластик не просто переносит бактерии — он активно помогает им развивать устойчивость к лекарствам. Ранее исследование показало, что в течение нескольких дней после воздействия микропластика Escherichia coli (кишечная палочка) становилась устойчивой к нескольким антибиотикам, даже при отсутствии антибиотикотерапии.