science >> Wetenschap >  >> Biologie

Wetenschappers ontdekken dat darmbacteriën in bijen antibioticaresistente genen naar elkaar verspreiden

Verschillende darmbacteriën in honingbijen, of ze nuttig of schadelijk zijn voor de gastheer, antibiotica-resistente genen naar elkaar verspreiden. Krediet:Christofer Bang

Het is het soort dingen waar je van wakker zou kunnen liggen.

Hoe zullen mensen in de toekomst ernstige infecties overleven als we vandaag geen hulpmiddelen meer hebben om ze te bestrijden? Antibioticaresistentie onder ziekteverwekkende bacteriën is een wereldwijd probleem, omdat sommige medicijnen als laatste redmiddel niet langer veelvoorkomende ziekten zoals urineweginfecties kunnen genezen.

Om het erger te maken, onderzoekers van de Arizona State University en de Norwegian University of Life Sciences hebben ontdekt dat onze eigen darmbacteriën de resistentie mogelijk in stand houden. Wetenschappers ontdekten deze verrassende bevinding tijdens het onderzoeken van het microbiële leven in de ingewanden van honingbijen.

"Tot onze verbazing we ontdekten dat in plaats van dat één darmbacterie resistentie verwerft en alle andere darmbacteriën in honingbijen overtreft, de resistentiegenen verspreiden zich in de bacteriegemeenschap zodat alle bacteriestammen overleefden, " zei Gro Amdam, een professor met ASU School of Life Sciences en co-auteur van het papier.

De bevinding werd gepubliceerd in het huidige nummer van het tijdschrift Moleculaire ecologie .

In de studie, wetenschappers onderzochten darmbacteriën in honingbijen om de vraag te onderzoeken, "Wat gebeurt er met darmbacteriën als ze langdurig worden blootgesteld aan antibiotica?" Terwijl honingbijen een eenvoudiger microbiële gemeenschap in hun ingewanden hebben in vergelijking met mensen, ze hebben ook gemeenschappelijke kenmerken.

In dit onderzoek, onderzoekers richtten zich op microben die resistent zijn tegen tetracycline. Naast gebruik in de menselijke geneeskunde, tetracycline is een antibioticum dat al tientallen jaren op grote schaal wordt gebruikt om de groei bij dieren te bevorderen -- vaak bij kippen, veehouderij en varkenshouderij. Het wordt ook vaak op planten gespoten, waaronder appel- en perenbomen, om ziekten zoals bacterievuur, die gewassen kunnen verwoesten. In de VS, tetracycline is zelfs op biologische boerderijen gebruikt. In Noorwegen, de regels voor antibioticagebruik in de landbouw zijn veel strenger. De wetenschappers vergeleken de antibioticaresistente genen in honingbijpopulaties uit Arizona en Noorwegen. Er waren verrassende geografische verschillen. Toen het onderzoeksteam de antibioticaresistente genen in de honingbijpopulatie in Arizona bestudeerde, ze vonden zes verschillende varianten van deze genetische resistentie -- elke variant is het product van een mutatie in het gen. In de bijenpopulatie in Noorwegen, het team vond slechts één aanpassing. Krediet:Åsmund Andersen

"Er is een belangrijke overeenkomst tussen honingbij en menselijke darmbacteriën, in dat sommige bacteriën in symbiose zijn met de gastheer - deze zijn belangrijk voor de gezondheid van de gastheer, " zei Jane Ludvigsen, een doctoraatsstudent aan de Norwegian University of Life Sciences en hoofdauteur van het artikel. "De bacteriën die we hebben onderzocht, zijn symbiotisch voor de honingbij, en ze hebben elk belangrijke functies. Omdat ze er allemaal moeten zijn om de gastheer gezond te houden, we denken dat dit de reden is dat antibioticaresistente genen zich naar iedereen hebben verspreid."

Overmatig gebruik van antibiotica

In dit onderzoek, onderzoekers richtten zich op microben die resistent zijn tegen tetracycline. Naast gebruik in de menselijke geneeskunde, tetracycline is een antibioticum dat al tientallen jaren op grote schaal wordt gebruikt om de groei bij dieren te bevorderen, vaak bij kippen, veehouderij en varkenshouderij. Het wordt ook vaak op planten gespoten, waaronder appel- en perenbomen, om ziekten zoals bacterievuur, die gewassen kunnen verwoesten. In de VS, tetracycline is zelfs op biologische boerderijen gebruikt. In Noorwegen, de regels voor het gebruik van antibiotica in de landbouw van welke aard dan ook zijn veel strenger.

De wetenschappers vergeleken de antibioticaresistente genen in honingbijpopulaties uit Arizona en Noorwegen. Er waren verrassende geografische verschillen.

"In de bijen uit Arizona, we zagen dat hoewel ze al vele jaren niet in contact zijn geweest met tetracycline, de resistentiegenen zijn er nog, " zei Ludvigsen. "Ook, bij de Noorse bevolking, we hebben enkele antibioticaresistente genen gevonden, maar weinig.

"Ik denk dat als er meer resistentiegenen in de omgeving zijn, meer overdracht gebeurt. Ook, als de bijen in hun omgeving worden blootgesteld aan tetracycline, ze moeten mogelijk de resistentiegenen krijgen en behouden. Tetracycline wordt nog steeds gebruikt in de VS, dus dat kan een trigger zijn. Dat verdient nadere studie, omdat het niet de focus van dit artikel was."

Antibioticagebruik in de landbouw en de menselijke gezondheid leidt tot resistentie van bacteriën (aangegeven met een + teken in de afbeelding). Antibioticaresistente bacteriën in de omgeving worden tijdens de bestuiving door honingbijen opgepikt. In de darm van de bij, genetisch materiaal voor resistentie "springt" naar natuurlijke darmbacteriën, die de weerstand verder kan verspreiden. Overmatig gebruik van antibiotica (VS) leidt tot meer wijdverbreide en uitgebreide patronen of resistentie (aangegeven door meerdere kleuren van + tekens). Beperkt antibioticagebruik (Noorwegen) leidt tot beperkte en minder complexe resistentiepatronen. Krediet:ASU VisLab

Toen het onderzoeksteam de antibioticaresistente genen in de bijenpopulatie in Arizona bestudeerde, ze vonden zes verschillende varianten van deze genetische resistentie - elke variant is het product van een mutatie in het gen. In de bijenpopulatie in Noorwegen, het team vond slechts één aanpassing.

Amdam zei dat een manier om erover na te denken deze is:tetracycline-resistente microben zijn overal. Ze zijn in de modder, op planten en dieren, en zelfs in ons. Maar als we genoeg tijd krijgen, zonder blootstelling aan antibiotica, een deel van deze weerstand zou moeten verdwijnen. Een factor die nodig is om antibioticaresistentie te laten voorkomen, is het vasthouden van de selectiedruk. Daarom zeggen Amdam en Ludvigsen dat het belangrijk is om het gebruik van antibiotica in zowel de landbouw als de landbouw te verminderen of uit te bannen. en onnodig gebruik in de menselijke gezondheid zoveel mogelijk te beperken.

Antibioticaresistente microben bij mensen

Veel mensen denken dat antibioticaresistente bacteriën vooral in ziekenhuizen voorkomen. En hoewel er gevaarlijke microben te vinden zijn, ze zijn ook te vinden in onze dagelijkse omgevingen.

"Ons artikel voorspelt dat als er al antibioticaresistentie in je darmen is, dan zullen de meeste of al je darmmicroben deze weerstand ook dragen. In principe, we zijn krachtige reservoirs geworden voor het dragen van antibioticaresistente genen, " zei Amdam. "Dit is geen goed nieuws vanuit epidemiologisch oogpunt. Als onze krant gelijk heeft, dan van wat we zien in de VS en Noorwegen, je kunt meerdere versies van antibioticaresistente genen blijven verzamelen. Als pathogene bacteriën door uw lichaam gaan, zij kunnen deze weerstand ook oppikken."

De onderzoekers zeggen dat een volgende stap zou kunnen zijn om te bestuderen hoe de darm van de bij selecteert op bepaalde soorten bacteriën. en niet anderen. Bijvoorbeeld, in mensen, we weten dat het immuunsysteem betrokken is bij het opvangen van de "juiste" darmbacteriën, maar de rol van het immuunsysteem van de honingbij is grotendeels onbekend.