ANTIBIOTIC RESISTANCE OF RAINFALL MICROFLORA

Городские ландшафты являются объемным резервуаром для микробных сообществ. Поэтому проблема распределения, контаминации и концентрирования микробов в городской среде вызывает большой интерес у исследователей. Химические, физические и биологические факторы городской среды заставляют подстраиваться под постоянно меняющиеся условия всех членов антропоэкосистемы, включая микроорганизмы. В этих условиях сложность, динамизм и потенциальное значение городских микробиомов становится все более очевидными. Но микробные сообщества городской среды и их роль в оценке взаимоотношений среда-человек изучены недостаточно [1].

Бактерии играют центральную роль почти во всех экосистемах. Они обнаруживаются в воздухе, почве, воде, на окружающих нас предметах, пищевых продуктах, в организме человека и животных [1], [2], [3]. Переносимые дождем микробы имеют возможность стать частью надземного микробного сообщества. Но исследования, посвященные микробиологии воздуха, не дают ответы на вопросы микробной контаминации дождевых осадков, что дает повод к дальнейшему изучению их микробиома.

Состав дождевых осадков зависит от качества воздуха. Фактически дождевые осадки содержат те же соединения, что и воздух, включая нитриты, нитраты, сульфиты, сульфаты, аммиак и т. д. Поэтому дождевые осадки являются индикатором загрязнения атмосферы [4], [5]. Воздушный столб высотой один километр, шириной с каплю дождя содержит в себе 10–15 литров воздуха. Если собрать литр дождевой воды, то он будет содержать информацию о биологических и химических параметрах 250–300 тысяч литров воздуха [6], [7], [8]. Присутствие различных неорганических и органических соединений в дождевых осадках позволяет поддерживать жизнеспособность бактериального сообщества [9].

Инфекции, устойчивые к антибиотикам, являются одной из основных угроз для здоровья человека. Быстрое появление устойчивости к противомикробным препаратам в микробиоме человека и животных вызывает глобальную обеспокоенность. Это связано со значительным и чрезмерным использованием антибиотиков, что подразумевает попадание большого количества генов устойчивости к антибиотикам в окружающую среду, в том числе в водную среду [10], [11], [12].

Исследования, выясняющие роль окружающей среды в распространении резистентной микрофлоры, все еще находятся в зачаточном состоянии. Хотя различные среды, в том числе и водная среда, могут функционировать как долгосрочный резервуар бактериальных генов устойчивости к антибиотикам [13].

Отбор проб дождевых осадков проводили на протяжении осеннего сезона 2022 года. Места отбора проб дождевой воды на территории г. Калуги выбраны в селитебной зоне и пригороде, а в качестве объекта сравнения – сосновый бор. Пробы дождевых осадков отбирали в стерильные пластиковые емкости с соблюдением правил асептики. Отобранные пробы дождевых осадков маркировали с указанием места, даты, времени забора и другой информацией. Время от момента отбора проб дождевых осадков до начала исследований не превышало 6 часов. 

Количественный учет микроорганизмов (колонии образующие единицы – КОЕ) проводили в соответствии с Методическими указаниями МУК 4.2.2661-10 «Методы санитарно-паразитологических исследований». Идентификацию бактерий выполняли в следующей последовательности: описание культуральных признаков выделенного микроорганизма; получение чистой суточной культуры путем посева на питательные среды; окраска по Граму и микроскопирование препарата.

Определение чувствительности бактерий к антибиотикам осуществляли диффузионным методом с использованием стандартных дисков с антибиотиками (табл. 1).

После инкубации были измерены зоны ингибирования роста микроорганизмов. Статистическую обработку результатов исследования проводили с использованием классических методов математической статистики и табличного процессора Microsoft Excel.

Дождевые осадки в городской среде характеризовались микробным изобилием и разнообразием. Самыми чистыми были образцы дождевых осадков, отобранные в пригороде и сосновом бору. В самом городе дождевые осадки содержали большее количество микроорганизмов (табл. 2).

Доминирующими микроорганизмами в образцах дождевых осадков в городской среде были кокковые микроорганизмы (59,4 ± 3,9%), плесневые грибы (22,0 ± 2,4%) и бациллы (18,6 ± 2,3%) (табл. 3). В образцах дождевых осадков из соснового бора преобладали пенициллы и актиномицеты (73,1 ± 14,3%), а также споровые микроорганизмы (27,0 ± 9,1%). 

Исследованные закономерности устойчивости микроорганизмов к антибиотикам показали мультирезистентность большинства штаммов к антибиотикам (от 1,1% до 98,4%). Среди 14 протестированных антибиотиков наибольшую устойчивость выделенные микроорганизмы проявляли в отношении ампициллина (от 81,5% до 96,6%), олеандомицина (90,2%–91%), оксациллина (88,1%–90%), бензилпенициллина (81,1%–95,7%), фосфомицина (23,3%–88%) (рис. 1). В меньшей степени микроорганизмы обладали устойчивостью к ломефлоксацину (1,4%–19,7%), тобрамицину (1,6%–17,1%). Наиболее выраженное ингибирующее действие в отношении выделенных микроорганизмов оказывал антибиотик неомицин.

Рисунок 1 - Антибиотикограмма устойчивости выделенных микроорганизмов

DOI:10.23670/IRJ.2022.126.121.4

Таким образом, дождевые осадки могут быть потенциальным резервуаром микроорганизмов, являющихся важным источником генов устойчивости к антибиотикам.

1. В дождевых осадках, собранных на улицах города, количество микроорганизмов превышает фоновые значения (сосновый бор). Это может быть связано с влиянием антропогенных и техногенных факторов городской среды, способствующих активному пылеобразованию и адсорбции микроорганизмов.

2. В образцах дождевых осадков на территории города преобладали кокковые микроорганизмы, плесневые грибы и бациллы. Присутствие кокковой микрофлоры, по нашему мнению, является важным показателем антропогенного микробного загрязнения

3. От 1,1% до 98,4% выделенных микроорганизмов обладали мультирезистентностью к использованным антибиотикам. Наибольшее количество мультирезистентных микроорганизмов обнаружено в селитебных районах города.

4. Максимальную резистентность выделенные микроорганизмы проявляли в отношении ампициллина, олеандомицина, оксациллина, бензилпенициллина и фосфомицина.

5. Наибольшей эффективностью в отношении выделенных микроорганизмов обладал неомицин.