Hom atribueix amb força raó l’augment de les resistències microbianes als antibiòtics en microorganismes patògens a l’ús i a l’abús d’antibiòtics. Però és important recordar que els factors genètics que permeten aquesta resistència preexisteixen a l’exposició als antibiòtics mèdics tal com posà de manifest el famós experiment del matrimoni Lederberg. Una de les línies de recerca d’Ana Maravić, professora associada del Odjel za biologiju de la Prirodoslovno-matematički fakultet de la Sveučilište u Splitu, és l’epidemiologia dels gens de resistència de patògens humans en el medi marí. La setmana passada, en un número especial d’òmica microbiana, l’International Journal of Molecular Science publicava un article del seu grup de recerca, amb Mia Dželalija com a primera autora, en el que estudiaven els canvis biogeogràfics a gran escala de l’abundància de gens de resistència a antibiòtics i de les comunitats bacterianes marines que en són portadors al llarg d’un gradient tròfic en la Mar Adriàtica Central. Els gens estudiats conferien resistència a sulfonamides (sul1, sul2), tetraciclines (tetA, tetB), beta-lactàmics (blaCTX-M, blaTEM, blaVIM), macròlids (ermB, mphA) i aminoglicòsids (aac3-2), o codificaven per la integrasa (intl1). Aquests gens eren quantificats per RT-qPCR en mostres d’aigua en les que també s’analitzaven paràmetres ambientals i de comunitat bacteriana total. Les mostres eren representatives d’aigües superficials i profundes d’una línia de 68 km que anava de l’estuari de Split (ben impactat per l’entrada d’aigües residuals) fins a mar obert (amb aigües prístines), en diferents moments de l’any. Dželalija et al. observen una major freqüència de gens de resistència a antibiòtics durant l’hivern. També troben, com era d’esperar, una major freqüències en les zones litorals més eutròfiques. Els gens més vinculats a la influència antropogènica eren intl1, blaTEM i blaVIM: els portadors predominants d’aquests gens eren gammaproteobacteris. En la zona oligotròfica hi ha diferència en la freqüència de gens de resistència segons la fondària i la localització geogràfica, en part motivada per les abundàncies relatives entre gammaproteobacteris i bacteris marins de grup II: els primers són més abundants a l’hivern i els darrers ho són més a l’estiu.
//embedr.flickr.com/assets/client-code.js
Les aigües del port de Split
El reservori marí dels gens de resistència a antibiòtics
Aquesta recerca fou concebuda per Maravić. La validació fou a càrrec de Maravić, Nikolina Udiković-Kolić (del Laboratorij za okolišnu mikrobiologiju i biotehnologiju de l’Institut Ruđer Bošković, de Zagreb), Marin Ordulj (del Departament d’Estudis Marins de la Universitat de Split), Željana Fredotović (Odjel za biologiju, Prirodoslovno-matematički fakultet, Sveučilište u Splitu) i Ivica Šamanić (Odjel za biologiju, Split). L’anàlisi formal fou realitzada per Dželalija (Odjel za biologiju, Split), Hrvoje Kalinić (Odjel za informatiku, Prirodoslovno-matematički fakultet, Sveučilište u Splitu) i Fredotović. En la investigació participaren Dželalija, Slaven Jozić (de l’Institut d’Oceanografia i Pesqueries de Split), Fredotović i Ordulj. La recerca fou finançada per la Fundació Croata de Ciència, a través de Maravić i Udiković-Kolić. La gestió de dades la feren Dželalija i Kalinić. La preparació del primer esborrany de l’article la feren Dželalija, Maravić i Fredotović. Les imatges foren generades per Dželalija. Maravić supervisà i administrà el projecte. L’article fou tramès a la revista el 30 de novembre del 2023. Després d’una revisió, completada el 29 de desembre, l’article fou acceptat el 2 de gener i publicat el dia 4.
La preocupació per l’augment de la resistència a antibiòtics en patògens humans és la motivació d’aquest estudi. Des de la perspectiva d’Una Sola Salut convé considerar els ecosistemes naturals com a reservoris dels gens que determinen aquestes resistències i, en particular, dels ecosistemes aquàtics. Els ecosistemes litorals són d’especial interès ja que hi conflueixen l’àrea d’influència humana i l’àrea marina.
Si el genoma és el conjunt de gens d’un organisme o d’un ecosistema, el resistoma seria la fracció del genoma integrada pels gens de resistència a agents antimicrobians. Aquests gens es troben sota una selecció positiva en els ambients més humanitzats, especialment en l’entorn sanitari. Com que hi ha un major ús d’antibiòtics a l’hivern, també es registra un augment del resistoma durant aquesta estació en els ecosistemes aquàtics més antropitzats.
Dželalija et al. en aquest estudi determinen per RT-qPCR la presència d’onze gens del resistoma:
– sul1, que confereix resistència a sulfonamides.
– sul2, que confereix resistència a sulfonamides.
– tetA, que confereix resistència a tetraciclines.
– tetB, que confereix resistència a tetraciclines.
– blaCTX-M, que confereix resistència a beta-lactàmics.
– blaTEM, que confereix resistència a beta-lactàmics.
– blaVIM, que confereix resistència a beta-lactàmics.
– ermB, que confereix resistència a macròlids.
– mphA, que confereix resistència a macròlids.
– aac3-2, que confereix resistència a aminoglicòsids.
– intl1, que codifica la integrasa d’integró de classe 1.
D’una banda volen determinar com factors ambientals influeixen en l’abundància d’aquests gens, i de l’altra volen determinar quins són els tàxons bacterians que els fan de portadors.
L’àrea d’estudi: de Split a mar oberta
Es prengueren mostres del fons (B) i de la superfície (S), en març (hivern) i en agost (estiu) del 2021, en sis localitats que segueixen una línia de 68 km. El primer punt (JS) és l’estuari del riu Jadro, un entorn eutròfic afectat per l’abocament d’aigües residuals d’origen domèstic no tractades. El segon punt és a la Badia de Vranjic (VS/VB) a on desemboca aquest estuari, un entorn litoral i eutròfic. El tercer punt és a la Badia de Kaštela (KSS), en una platja impactada per les aigües residuals. El quart punt (KBS/KBB) és una zona del centre de la Badia de Kaštela de caràcter mesotròfic. El cinquè punt (SCS/SCB) és ja lluny de la costa i té un caràcter oligotròfic. El sisè punt (STS/STB) es troba prop de l’illa de Vis, amb un ambient marí considerat pristi.
De cadascuna d’aquestes localitats s’havien pres dades físico-químiques (temperatura, salinitat, pH, nitrats, nitrits, amoni, fosfats, oxigen dissolt) i biològiques (clorofil·la a, Synechococus, Prochlorococcus, picoeucariotes, bacteris heterotròfics, nanoflagel·lats heterotròfics, virus, producció bacteriana, bacteris indicadors de contaminació fecal).
Alíquotes de les mostres d’aigua marina eren cultivades en plaques d’agar marí sense antibiòtics, o amb un antibiòtics del grup dels beta-lactàmics, sulfonamides, macròlids, tetraciclines o aminoglicòsids. Així es podien enumerar els bacteris heterotròfics totals i els resistents.
Dos litres d’aigua de cada mostra eren filtrats per triplicat per fer una extracció d’ADN genòmic. Sobre aquests extractes d’ADN genòmic es feien RT-qPCR per al gen 16S rRNA i per als onze gens abans esmentats.
Les dades d’abundància de gens eren analitzades amb una ANOVA de dos factors (localitat i mes).
La freqüència de gens de resistència a antibiòtics al llarg del gradient tròfic
En la majoria de casos es detectaven més bacteris resistents a antibiòtics en l’hivern (mes de març) que en l’estiu (mes d’agost). No obstant, per exemple, la resistència a la gentamicina en comunitats bacterianes superficials era major a l’estiu que no pas a l’hivern. La resistència a l’azitromicina no varia entre els dos mesos estudiats en comunitats bacterianes de superfície.
Pel que fa als gens estudiats, els més abundants eren el gen ermB i tetA. L’abundància dels gens de resistència a beta-lactàmics no variava gaire ni en l’espai ni en el temps. Els gens sul1 i sul2 abunden més en l’hivern.
La majoria de resistències i de gens segueix el gradient tròfic, amb una major abundància en les zones eutròfiques del litoral.
Paràmetres ambientals i abundància de gens de resistència a antibiòtics
Les variables ambientals expliquen el 99,8% de la variació en l’abundància de gens de resistència al llarg del gradient tròfic. La major abundància de cianobacteris correlaciona amb l’abundància de gens de resistència durant l’hivern. En la zona oligotròfica es manifesta una correlació positiva entre els gens de resistència i els nutrients inorgànics nitrogenats.
Comunitats bacterianes i gens de resistència a antibiòtics
A l’hivern es registra una relació significativa entre el gen mphA i les classes bacterianes de gammaproteobacteris, bacils i bacteroides. A l’estiu l’associació es perd.
El reservori marí de gens de resistència a antibiòtics
Les resistències a antibiòtics dels bacteris heterotròfics marins són més elevades en la zona litoral que no pas en les zones oligotròfiques allunyades del continent. La incidència de resistències és major en l’hivern que en l’estiu.
La raó d’aquesta estacionalitat podria trobar-se en el règim de vents, que exposa més l’aigua marina a les aigües residuals portadores de bacteris associats al tub digestiu humà. Una altra raó podria trobar-se en el fet que en l’hivern n’hi ha una menor abundància de depredadors d’aquests bacteris com és el cas de nanoflagel·lats heterotròfics. La menor insolació de l’hivern i la menor temperatura també pot contribuir a un augment de la supervivència dels bacteris d’origen fecal.
La prevalença de la resistència a tetraciclines segueix fortament el gradient tròfic, la qual cosa indicaria la seva dependència antropogènica (tant de les aportacions d’aigües residuals domèstiques com de piscifactoria). Cal no oblidar que la tetraciclina es fa servir com a promotor de creixement en aqüicultura, a banda del seu ús estès en medicina humana. A més la tetraciclina excretada en la orina i en la femta és encara activa.
Els gens de resistència a sulfonamida són particularment abundants en l’estuari (sul1) i en la profunditat de zones oligotròfiques (sul2).
Els gens de resistència a beta-lactàmics són més abundants en aigües litorals, correlacionant-se amb la influència antropogènica.
El gen intl1 no és un gen de resistència però codifica per a un integró que, com a element genètic mòbil, promou la transferència genètica horitzontal, factor crucial en la distribució de gens de resistència a antibiòtics. El gen intl1 és un bon indicador d’activitat antropogènica, i abunda més en l’hivern.
En resum, els nivells més elevats de gens de resistència a antibiòtics es produeix en la zona eutròfica durant l’hivern, associats a una major abundància de gammaproteobacteris com Acinetobacter i Citrobacter. L’estratificació vertical i la zonificació horitzontal influeixen la distribució d’aquests gens. En les zones oligotròfiques els canvis estacionals tenen molt a veure amb el fet que la dominació dels gammaproteobacteris durant l’hivern és substituïda per la de bacteris marins de grup II en l’estiu.
Tot indica doncs que la presència ambiental de gens de resistència a antimicrobians depèn en gran mesura de l’ús que els humans fem d’aquests agents antimicrobians. El tractament de les aigües residuals és vital per no alimentar massa aquest reservori ambiental.
Lligams:
– Large-Scale Biogeographical Shifts of Abundance of Antibiotic Resistance Genes and Marine Bacterial Communities as Their Carriers along a Trophic Gradient. Mia Dželalija, Željana Fredotović, Nikolina Udiković-Kolić, Hrvoje Kalinić, Slaven Jozić, Ivica Šamanić, Marin Ordulj, Ana Maravić. Int. J. Mol. Sci. 25: 654 (2024).
Des de la Mediterrània 