Антибіотикорезистентність як глобальна проблема у контексті біобезпеки

О. Демʼянюк, Л. Симочко, Олена Наумовська, І. Власенко, В. Симочко
Анотація

Необґрунтоване, надмірне та безконтрольне використання антибіотиків у сфері охорони здоровʼя та різних галузях сільського господарства стало основною причиною формування антибіотикорезистентності та поширення стійких до антибіотиків мікроорганізмів у навколишньому середовищі. З кожним роком фіксують зростання AР у світі, що стало викликом для людства. ВООЗ визнала проблему АР однією з 10 глобальних загроз здоров'ю населення, що стоять перед людством, яка спричиняє близько 700 тис. смертей в рік у світі, та ставить під загрозу можливість досягнення Цілей сталого розвитку ООН, зокрема цілі №3 «Забезпечення здорового способу життя та сприяння благополуччю для всіх у будь-якому віці». А також несе значні соціально-економічні збитки та непередбачувані екологічні наслідки. Мета досліджень – аналіз сучасних даних щодо формування і поширення АР та сучасних підходів вирішення проблеми АР на глобальному рівні. За використання системного підходу, контент-аналізу, бібліосемантичного та наукометричного методів проведено аналіз та узагальнення даних сучасних наукових джерел, статистичних даних провідних міжнародних організацій, які займаються моніторингом АР та вирішенням проблеми поширення АР. Цей огляд демонструє актуальність проблеми стійкості мікроорганізмів до антибіотиків, основні механізми розвитку та розповсюдження АР, глобальні масштаби і наслідки AР та має на меті дати уявлення про міжнародні ініціативи щодо зниження АР, зокрема Концепцію «Єдине здоровʼя» та стратегії, які нині імплементуються. Вирішення проблеми АР потребує комплексного підходу, що включає обов’язковий систематичний моніторинг стану стійкості мікроорганізмів до антибіотиків, контроль застосування антимікробних препаратів та освітні програми для запобігання неправильного використання антибіотиків, екологічно безпечі методи утилізації відходів підприємств медичної, харчової та ін. галузей, які виробляють або використовують антибіотики, та їх безпечної утилізації тощо. У перспективі є актуальним дослідження екологічних наслідків, пов’язаних із відходами підприємств медичної, харчової галузей та сільського господарства, які виробляють або використовують антибіотики, та їх безпечної утилізації

Ключові слова

антибіотикорезистентність, резистом, здоровʼя людини, здоровʼя тварин, навколишнє середовище, Концепція «Єдине здоровʼя», забруднення

ЦИТУВАТИ
Demyаnyuk, O., Symochko, L., Naumovska, O., Vlasenko, I., & Symochko, V. (2023). Antibiotic resistance as a global problem in the context of biosecurity. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 19(1). https://doi.org/10.31548/dopovidi1(101).2023.001
Використані джерела
  1. World Health Organization. (2020). Global antimicrobial resistance surveillance system (GLASS): Report 2020. Geneva: World Health Organization.
  2. Nwobodo, D.C., Ugwu, M.C., Anie, O.C., Al-Ouqaili, M.T.S., Ikem, J.C., Chigozie, U.V., & Saki, M. (2022). Antibiotic resistance: The challenges and some emerging strategies for tackling a global menace. J Clin Lab Anal, 36, e24655. https://doi.org/10.1002/jcla.24655.
  3. Aljeldah, M.M. (2022). Antimicrobial resistance and its spread is a global threat. Antibiotics, 11, 1082. https://doi.org/10.3390/antibiotics11081082.
  4. Uddin, T.M., Chakraborty, A.J., Khusro, A., Zidan, B.M.R.M., Mitra, S., Emran, T.B., Dhama, K., Ripon, Md.K.H., Gajdacs, M., Sahibzada, M.U.K., Hossain, Md.J., & Koirala, N. (2021). Antibiotic resistance in microbes: History, mechanisms, therapeutic strategies and future prospects. Journal of Infection and Public Health, 14(12), 1750-1766. https://doi.org/10.1016/j.jiph.2021.10.020.
  5. Molnar, A. (2018). Antimicrobial resistance awareness and games. Trends Microbiol, 27, 1-3.
  6. Symochko, L., Meleshko, T., Symochko, V., & Boyko, N. (2018). Microbiological control of soil-borne antibiotic resistance human pathogens in agroecosystems. International Journal of Ecosystems and Ecology Sciences, 8(3), 591-598. https://doi.org/10.31407/ijees8320.
  7. Symochko, L., Hamuda, H., Demyanyuk, O., Symochko, V., & Patyka, V. (2019). Soil microbial diversity and antibiotic resistance in natural and transformed ecosystems. International Journal of Ecosystems and Ecology Sciences, 9(3), 581-590. https://doi.org/10.31407/ijees.
  8. Spellberg, B., & Gilbert, D.N. (2014). The future of antibiotics and resistance: A tribute to a career of leadership by John Bartlett. Clin Infect Dis, 59(suppl 2), 71-75.
  9. Von Wintersdorff, C.J.H., Penders, J., Van Niekerk, J.M., Mills, N.D., Majumder, S., Van Alphen, L.B., Savelkoul, P.H., & Wolffs, P.F. (2016). Dissemination of antimicrobial resistance in microbial ecosystems through horizontal gene transfer. Front Microbiol, 7, e173. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.00173.
  10. Symochko, L., Bugyna, L., & Hafiiyak, O. (2021). Ecological aspects of biosecurity in modern agroecosystems. International Journal of Ecosystems and Ecology Sciences, 11(1), 181-186. https://doi.org/10.31407/ijees11.124.
  11. Zaman, S., Hussain, M.A., Nye, R., Mehta, V., Mamun, K.T., & Hossain, N. (2017). A review on antibiotic resistance: Alarm bells are ringing. Cureus, 9(6), e1403. https://doi.org/10.7759/cureus.1403.
  12. World Health Organization. (2018). Report on surveillance of antibiotic consumption: 2016–2018 early implementation. Retrieved from https://www.who.int/medicines/areas/rational_use/who-amr-amc-report-20181109.pdf.
  13. Bassetti, M., De Waele, J.J., Eggimann, P., Garnacho-Montero, J., Kahlmeter, G., Menichetti, F., Nicolau, D.P., Paiva, J.A., Tumbarello, M., Welte, T., Wilcox, M., Zahar, J.R., & Poulakou, G. (2015). Preventive and therapeutic strategies in critically ill patients with highly resistant bacteria. Intensive Care Medicine, 41(5), 776-795. https://doi.org/10.1007/s00134-015-3719-z.
  14. Peterson, E., & Kaur, P. (2018). Antibiotic resistance mechanisms in bacteria: Relationships between resistance determinants of antibiotic producers, environmental bacteria, and clinical pathogens. Frontiers in Microbiology, 9, e2928. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02928.
  15. Subramaniam, G., & Girish, M. (2020). Antibiotic resistance – A cause for reemergence of infections. Indian Journal of Pediatrics, 87, 937-944. https://doi.org/10.1007/s12098-019-03180-3.
  16. Golkar, Z., Bagazra, O., & Pace, D.G. (2014). Bacteriophage therapy: A potential solution for the antibiotic resistance crisis. Journal of Infection in Developing Countries, 8(2), 129-136.
  17. Smith, K.M., Machalaba, C.C., Seifman, R., Feferholtz, Y., & Karesh, W.B. (2019). Infectious disease and economics: The case for considering multi-sectoral impacts. One Health, 7, 100080. https://doi.org/10.1016/j.onehlt.2018.100080.
  18. World Bank. (2012). People, pathogens and our planet: The economics of One Health. Washington, DC. Retrieved from https://openknowledge.worldbank.org/handle/10986/11892.
  19. Rossolini, G.M., Arena, F., Pecile, P., & Pollini, S. (2014). Update on the antibiotic resistance crisis. Current Opinion in Pharmacology, 18, 56-60.
  20. Michael, C.A., Dominey-Howes, D., & Labbate, M. (2014). The antibiotic resistance crisis: Causes, consequences, and management. Frontiers in Public Health, 2, 145.
  21. Viswanathan, V.K. (2014). Off-label abuse of antibiotics by bacteria. Gut Microbes, 5(1), 3-4.
  22. European Commission. (n.d.). EU action on antimicrobial resistance. Retrieved from https://ec.europa.eu/health/antimicrobial-resistance/eu-actionantimicrobial-resistance_en.
  23. University of Oxford. (2021). New resistance-busting antibiotic combination could extend the use of ‘last-resort’ antibiotics. Retrieved from https://www.ox.ac.uk/news/2021-12-14-new-resistance-busting-antibioticcombination-could-extend-use-last-resort.
  24. O’Neill, J. (2016). Tackling drug-resistant infections globally: Final report and recommendations. Review on Antimicrobial Resistance. Retrieved from https://amrreview.org/sites/default/files/160518_Final%20paper_with%20cover.pdf.
  25. Woolhouse, M., Waugh, C., Perry, M.R., & Nair, H. (2016). Global disease burden due to antibiotic resistance – State of the evidence. Journal of Global Health, 6, 010306. https://doi.org/10.7189/jogh.06.010306.
  26. Subramaniam, G., & Girish, M. (2020). Antibiotic resistance – A cause for reemergence of infections. Indian Journal of Pediatrics, 87, 937-944. https://doi.org/10.1007/s12098-019-03180-3.
  27. World Health Organization. (2019). Ten threats in global health in 2019. Retrieved from https://www.who.int/news-room/feature-stories/ten-threats-to-global-health-in-2019.
  28. World Health Organization. (2017). The world is running out of antibiotics, WHO report confirms. Retrieved from https://www.who.int/news/item/20-09-2017-the-world-is-running-out-of-antibiotics-who-report-confirms.
  29. Holmes, A.H., Moore, L.S.P., Sundsfjord, A., Steinbakk, M., Regmi, S., Karkey, A., Guerin, P.J., & Piddock, L.J.V. (2016). Understanding the mechanisms and drivers of antimicrobial resistance. The Lancet, 387, 176-187.
  30. Quadri, F., Mazer-Amirshahi, M., Fox, E.R., Hawley, K.L., Pines, J.M., Zocchi, M.S., & May, L. (2015). Antibacterial drug shortages from 2001 to 2013: Implications for clinical practice. Clinical Infectious Diseases, 60, 1737-1742.
  31. Gilbert, N. (2020). Industry says voluntary plan to curb antibiotic pollution is working, but critics want regulation. Science. https://doi.org/10.1126/science.abb0393.
  32. Chokshi, A., Sifri, Z., Cennimo, D., & Horng, H. (2019). Global contributors to antibiotic resistance. Journal of Global Infectious Diseases, 11, 36-42. https://doi.org/10.4103/jgid.jgid_110_18.
  33. Mahmoud, M.A., Aldhaeefi, M., Sheikh, A., & Aljadhey, H. (2018). Community pharmacists' perspectives about reasons behind antibiotics dispensing without prescription: A qualitative study. Biomedical Research, 29. https://doi.org/10.4066/biomedicalresearch.29-18-1112.
  34. Sreeja, M.K., Gowrishankar, N.L., Adisha, S., & Divya, K.C. (2017). Antibiotic resistance – Reasons and the most common resistant pathogens: A review. Research Journal of Pharmacy and Technology, 10, 1886-1890. https://doi.org/10.5958/0974-360X.2017.00331.6.
  35. Nathan, C. (2004). Antibiotics at the crossroads. Nature, 431, 899-902.
  36. Aslam, B., Wang, W., Arshad, M.I., Khurshid, M., Muzammil, S., Rasool, M.H., ... & Baloch, Z. (2018). Antibiotic resistance: A rundown of a global crisis. Infection and Drug Resistance, 11, 1645-1658. https://doi.org/10.2147/IDR.S173867.
  37. Swann, M.M. (1969). Use of antibiotics in animal husbandry and veterinary medicine. Hansard Parliamentary Debates, 791, 1525-1531.
  38. Goossens, H., Ferech, M., Vander Stichele, R., & Elseviers, M. (2005). Outpatient antibiotic use in Europe and association with resistance: A cross-national database study. The Lancet, 365, 579-587.
  39. Malhotra-Kumar, S., Lammens, C., Coenen, S., Metsemakers, J.F., Van Herck, K., & Goossens, H. (2007). Effect of azithromycin and clarithromycin therapy on pharyngeal carriage of macrolide-resistant streptococci in healthy volunteers: A randomised, double-blind, placebo-controlled study. The Lancet, 369, 482-490.
  40. Costelloe, C., Metcalfe, C., Lovering, A., Mant, D., & Hay, A. (2010). Effect of antibiotic prescribing in primary care on antimicrobial resistance in individual patients: Systematic review and meta-analysis. BMJ, 340, 2096.
  41. Mackenzie, J.S., & Jeggo, M. (2019). The One Health approach – Why is it so important? Tropical Medicine and Infectious Disease, 4(2), 88. https://doi.org/10.3390/tropicalmed4020088.
  42. World Health Organization. (2020). Antimicrobial resistance. Retrieved from https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/antimicrobial-resistance.
  43. Hernando-Amado, S., Coque, T.M., Baquero, F., & Martínez, J.L. (2019). Defining and combating antibiotic resistance from One Health and Global Health perspectives. Nature Microbiology, 4(9), 1432-1442. https://doi.org/10.1038/s41564-019-0503-9.
  44. McMichael, C. (2015). Climate change-related migration and infectious disease. Virulence, 6(6), 548-553. https://doi.org/10.1080/21505594.2015.1021539.
  45. Aslam, B., Khurshid, M., Arshad, M.I., Rasool, M.H., Muzammil, S., & Baloch, Z. et al. (2021). Antibiotic resistance: One Health One World outlook. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 11, 771510. https://doi.org/10.3389/fcimb.2021.771510.
  46. Buschhardt, T., Günther, T., Skjerdal, T., Niskanen, T., Cernicchiaro, N., & Hopp, P. et al. (2021). A One Health glossary to support communication and information exchange between the human health, animal health and food safety sectors. One Health, 13, 100263. https://doi.org/10.1016/j.onehlt.2021.100263.
  47. United Nations. (2019). Follow-up to the Political Declaration of the High-Level Meeting of the General Assembly on Antimicrobial Resistance (A/73/869). New York, NY.
  48. Cabinet of Ministers of Ukraine. (n.d.). “On Approval of the Action Plan to Combat Antimicrobial Resistance”. Retrieved from https://www.kmu.gov.ua/npas/proogo-planu-dij-shchodo-borotbi-iz-stijkistyu-doprotimikrobnih-preparativ.
  49. Liguori, K., Keenum, I., Davis, B.C., Pruden, A., & Vikesland, P.J. (2022). Antimicrobial resistance monitoring of water environments: A framework for standardized methods and quality control. Environmental Science & Technology, 56(13), 9149-9160. https://doi.org/10.1021/acs.est.1c08918.
  50. Baquero, F., Coque, T.M., Martínez, J.L., Aracil-Gisbert, S., & Lanza, V.F. (2019). Gene transmission in the One Health microbiosphere and the channels of antimicrobial resistance. Frontiers in Microbiology, 10, 2892. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02892.
  51. Hernando-Amado, S., Coque, T.M., Baquero, F., & Martínez, J.L. (2020). Antibiotic resistance: Moving from individual health norms to social norms in One Health and Global Health. Frontiers in Microbiology, 11, 1914. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.01914.
  52. United Nations Environment Programme. (2017). Frontiers 2017: Emerging issues of environmental concern. Nairobi. Retrieved from https://www.unep.org/resources/frontiers-2017-emerging-issues-environmental-concern
  53. González-Zorn, B., & Escudero, J.A. (2012). Ecology of antimicrobial resistance: Humans, animals, food and environment. International Microbiology, 15, 101-109.
  54. Global Leaders Group on Antimicrobial Resistance. (2021). Antimicrobial resistance and the climate crisis. Retrieved from https://www.amrleaders.org/resources/m/item/antimicrobial-resistance-and-the-climate-crisis
  55. McGough, S., MacFadden, D.R., Hattab, M.W., et al. (2020). Rates of increase of antibiotic resistance and ambient temperature in Europe: A cross-national analysis of 28 countries between 2000 and 2016. Eurosurveillance, 25(45), e1900414. https://doi.org/10.2807/1560-7917.ES.2020.25.45.1900414.
  56. MacFadden, D.R., McGough, S.F., Fisman, D., et al. (2018). Antibiotic resistance increases with local temperature. Nature Climate Change, 8, 510-514. https://doi.org/10.1038/s41558-018-0161-6.
  57. Food and Agriculture Organization of the United Nations. (2015). Status report on antimicrobial resistance. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations. Retrieved from http://www.fao.org/3/amm736e.pdf
  58. Gajdács, M., & Albericio, F. (2019). Antibiotic resistance: From the bench to patients. Antibiotics, 8, 129. https://doi.org/10.3390/antibiotics8030129.
  59. Taylor, L.H., Latham, S.M., & Woolhouse, M.E. (2001). Risk factors for human disease emergence. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences, 356(1411), 983-989. https://doi.org/10.1098/rstb.2001.0888.
  60. Economou, V., & Gousia, P. (2015). Agriculture and food animals as a source of antimicrobial-resistant bacteria. Infection and Drug Resistance, 8, 49-61. https://doi.org/10.2147/IDR.S55778.
  61. Silbergeld, E.K., Graham, J., & Price, L.B. (2008). Industrial food animal production, antimicrobial resistance, and human health. Annual Review of Public Health, 29, 151-169. https://doi.org/10.1146/annurev.publhealth.29.020907.090904.
  62. Manyi-Loh, C., Mamphweli, S., Meyer, E., & Okoh, A. (2018). Antibiotic use in agriculture and its consequential resistance in environmental sources: Potential public health implications. Molecules, 23, 795. https://doi.org/10.3390/molecules23040795.
  63. Chang, Q., Wang, W., Regev-Yochay, G., Lipsitch, M., & Hanage, W.P. (2015). Antibiotics in agriculture and the risk to human health: How worried should we be? Evolutionary Applications, 8, 240-247.
  64. Centers for Disease Control and Prevention. (n.d.). CDC official site. Retrieved from http://www.cdc.gov/
  65. Bartlett, J.G., Gilbert, D.N., & Spellberg, B. (2013). Seven ways to preserve the miracle of antibiotics. Clinical Infectious Diseases, 56(10), 1445-1450.
  66. Van Boeckel, T.P., Brower, C., Gilbert, M., Grenfell, B.T., Levin, S.A., Robinson, T.P., ... & Laxminarayan, R. (2015). Global trends in antimicrobial use in food animals. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 112, 5649-5654.
  67. Samtiya, M., Matthews, K.R., Dhewa, T., & Puniya, A.K. (2022). Antimicrobial resistance in the food chain: Trends, mechanisms, pathways, and possible regulation strategies. Foods, 11, 2966. https://doi.org/10.3390/foods11192966.
  68. Tate, H., Ayers, S., Nyirabahizi, E., Press, K., Horn, S.V., Rankin, S., ... & Zhao, S. (2022). Prevalence of antimicrobial resistance in select bacteria from retail seafood – United States, 2019. Frontiers in Microbiology, 13, e928509. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.928509.
  69. Watts, J.E.M., Schreier, H.J., Lanska, L., & Hale, M.S. (2017). The rising tide of antimicrobial resistance in aquaculture: Sources, sinks and solutions. Marine Drugs, 15, 158.
  70. Marshall, B.M., & Levy, S.B. (2011). Food animals and antimicrobials: Impacts on human health. Clinical Microbiology Reviews, 24, 718-733.
  71. Graham, D.W., Bergeron, G., Bourassa, M.W., et al. (2019). Complexities in understanding antimicrobial resistance across domesticated animal, human, and environmental systems. Annals of the New York Academy of Sciences, 1441(1), 17-30. https://doi.org/10.1111/nyas.14036.
  72. Hartung, J., Seedorf, J., Trickl, T., & Gronauer, H. (1998). Emission of particulates from a pig farm with central air exhaust in the pig stall. Deutsche Tierärztliche Wochenschrift, 105, 244-245.
  73. Larsson, D.G.J., & Flach, C.F. (2022). Antibiotic resistance in the environment. Nature Reviews Microbiology, 20, 257-269. https://doi.org/10.1038/s41579-021-00649-x.
  74. Bürgmann, H., Frigon, D., Gaze, W.H., et al. (2018). Water and sanitation: An essential battlefront in the war on antimicrobial resistance. FEMS Microbiology Ecology, 94(9), fiy101. https://doi.org/10.1093/femsec/fiy101.
  75. Rizzo, L., Manaia, C., Merlin, C., et al. (2013). Urban wastewater treatment plants as hotspots for antibiotic resistant bacteria and genes spread into the environment: A review. Science of the Total Environment, 447, 345-360. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.01.032.
  76. Symochko, L., Mariychuk, R., Demyanyuk, O., & Symochko, V. (2019). Antibiotics in agroecosystems: Soil microbiome and resistome. Agroecological Journal, 4, 85-92. https://doi.org/10.33730/2077-4893.4.2019.189463.
  77. European Food Safety Authority (EFSA). (2004). Opinion of the Scientific Panel on Genetically Modified Organisms on the use of antibiotic resistance genes as marker genes in genetically modified plants. EFSA Journal, 2, 48.
  78. European Food Safety Authority (EFSA). (2007). Statement on the safe use of the nptII antibiotic resistance marker gene in genetically modified plants by the Scientific Panel on Genetically Modified Organisms (GMO). EFSA Journal, 5, 742.