Ученые обнаружили, что устойчивость бактерий к противомикробным препаратам развивается и значительно усиливается в среде микропластиковых частиц.
Микропластик — крошечные осколки пластикового мусора, которые находят повсеместно. Этот продукт жизнедеятельности пробирался по пищевым цепочкам, накапливался в океанах, скапливался в облаках и на горных вершинах и даже часто обнаруживался в человеческом организме тел. Ученые решили исследовать непредвиденные последствия такого количества пластика внутри и вокруг нас.
По оценкам научного сообщества, ежегодно около 5 миллиона человек умирают от инфекций, устойчивых к противомикробным препаратам. Бактерии становятся устойчивыми к антибиотикам по многим причинам, включая неправильное использование и чрезмерное назначение лекарств, но важнейшим фактором, способствующим устойчивости, является микросреда — непосредственное окружение, где размножаются бактерии и вирусы.
Микропластик стал существенным загрязнителем окружающей среды с серьезными последствиями для общественного здравоохранения, особенно в качестве субстратов для формирования множественной лекарственной устойчивости бактерий к противомикробным препаратам. Недавние исследования показали, что микропластик может содержать колонии биопленок, химические загрязнители и генетический материал, содержащий гены множественной лекарственной устойчивостью.
В этом исследовании, опубликованном в журнале «Прикладная и экологическая микробиология»[1], изучалось влияние концентрации, состава и размера микропластика на развитие множественной лекарственной устойчивости у Escherichia coli (кишечная палочка). В частности, подвергли E. coli воздействию различных концентраций различных типов микропластика, включая полиэтилен, полистирол и полипропилен, в диапазоне размеров (3–10, 10–50 и 500 мкм). Результаты показали, что микроорганизмы биопленки, прикрепленные к микропластику, имели повышенную множественную лекарственную устойчивость (в E. coli). Примечательно, что микропластик продемонстрировал более высокую склонность к формированию биопленки и устойчивости, чем контрольные субстраты, такие как стекло, вероятно, из-за их гидрофобности, большей адсорбционной способности и поверхностной химии. Примечательно, что исследователи обнаружили, что бактерии, прикрепленные к микропластику, образовывали более прочные биопленки даже после удаления его из среды, что было связано с изменениями в подвижности. Таким образом, микропластик выбирают клетки, которые лучше формируют биопленки, что может привести к связанной с биопленкой лекарственной устойчивостью и резистентным инфекциям в окружающей среде и медицинских учреждениях. Группа исследователей также неожиданно обнаружила, что бактерии, подвергшиеся воздействию микропластика, стали устойчивыми к разным группам антибиотиков, рутинно используемых для лечения инфекций, таким как ампициллин, ципрофлоксацин, доксициклин и стрептомицин.
Исследование демонстрирует, что присутствие пластика делает гораздо больше, чем просто предоставляет поверхность для прикрепления бактерий — он также способствует развитию и селекции устойчивых микроорганизмов.
Исторически ученые связывали устойчивость к антибиотикам с поведением пациента, например, с непринятием антибиотиков, нарушением режима приема препаратов или неверным выбором самого лекарственного препарата, но открытие факторов микропластика придает большее значение тому, почему нельзя игнорировать экологические и социальные причины появления устойчивых к лекарствам супербактерий.
Авторы предполагают, что следующим шагом в их исследовании станет выяснение того, применимы ли их выводы в лаборатории к внешнему миру. Они надеются приступить к более крупным изысканиям по исследованию на предмет бактерий и вирусов, устойчивых к антибиотикам, связанных с микропластиком. Они также стремятся выяснить точные механизмы, которые позволяют бактериям так крепко держаться за пластик.
[1] Neila Gross, Johnathan Muhvich, Carly Ching, Bridget Gomez, Evan Horvath, Yanina Nahum, Muhammad H. Zaman. Effects of microplastic concentration, composition, and size on Escherichia coli biofilm-associated antimicrobial resistance. Applied and Environmental Microbiology, 2025; DOI: 10.1128/aem.02282-24
