Antibiotic resistance in the skin microbiome among family members
Antibiotic resistance in the skin microbiome among family members
Abstract
A study was conducted on co-resident families to characterise their microbiota and evaluate its antibiotic resistance. To quantify inter-family microbial exchange, skin microbiota was monitored in 27 families, including spouses, their parents, children and grandchildren. The average age of the parents was between 40 and 45 years, and that of their children between 12 and 14 years. The average age of the older generation, both male and female, ranged from 60 to 65 years. Data were collected through questionnaires, microbiological studies and statistical analysis of the results. The skin microbiome of family members was studied by taking swabs from the palmar surface of the forearms using sterile swab probes. The antibiotic sensitivity of the bacteria was determined using the disc diffusion method. The microbiota of family members, particularly spouses, proved to be similar. Women had 1.2–1.38 times more microorganisms on their skin than men. The most common skin bacteria in all participants were Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Corynebacterium spp. and Streptococcus spp. Elderly participants in the study showed increased levels of Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus and Corynebacterium spp. on the skin, which may indicate age-related changes in the skin microbiome. It is important to note that multiple drug resistance was detected in the microorganisms inhabiting the skin of all family members who took part in the experiment. In particular, the skin microflora of all family groups most frequently exhibited resistance to tobramycin (in 64–90% of cases), oxacillin (83.3–60.7%), benzylpenicillin (77.7–44.9%), oleandomycin (70.0–55.0%) and clarithromycin (59.0–23.0%).
1. Введение
Микробиом каждого человека уникален. Он формируется под воздействием множества факторов, таких как генетическая предрасположенность, возраст, профессиональная деятельность и пищевые привычки. Кроме того, на формирование микробиома определенное влияние оказывает и наше окружение, включая людей и животных, с которыми мы контактируем
, . Тесный контакт между членами семьи, хотя и способен модифицировать состав микробиома, не лишает его индивидуальности. Это позволяет рассматривать семью как фундаментальный фактор, формирующий микробиом , .Основным внешним физическим интерфейсом между человеком и окружающей средой является кожа. Кожа предотвращает вторжение чужеродных патогенов и создает условия для жизнедеятельности комменсальной микробиоты
, . На коже человека идентифицировано более 40 родов бактерий, в основном принадлежащих к четырем типам: Actinobacteria, Firmicutes, Proteobacteria и Bacteroidetes. Пропорции этих бактерий в каждом сообществе варьируются в зависимости от людей, участков тела, а также микроокружения кожи . На протяжении всей жизни стабильность и функции этих микробных сообществ на коже зависят как от их взаимодействия с нашим организмом, так и от взаимоотношений между самими микроорганизмами.Питание комменсальной микрофлоры обеспечивается выделениями жировых и сальных желез, отмершими клетками и продуктами распада
, . Микробиота кожи человека часто преодолевает эпидермальный барьер, мигрируя в дермальные компартменты. Это предполагает прямое взаимодействие бактерий с различными клеточными популяциями кожи, что приводит к изменению их фенотипических проявлений. Отдельные виды кожных комменсалов оказывают влияние на иммунный статус хозяина, демонстрируя специфическую антимикробную, противовоспалительную или противоопухолевую активность, а также индуцируя комплексные врожденные и адаптивные иммунные ответы.Члены семьи, включая домашних животных, являются потенциальными резервуарами микроорганизмов, устойчивых к противомикробным препаратам. Это связано с распространенным использованием противомикробных препаратов членами семей, а также тесным контактом между ними. Бактерии исторически развили сложные механизмы для нейтрализации действия антибиотиков. Резистентность к антибиотикам детерминируется множеством генов, значительная часть которых способна к горизонтальному переносу между бактериальными клетками
, .Антибиотикорезистентность в настоящее время является одной из ключевых глобальных проблем общественного здравоохранения. Инфекции, обусловленные резистентными штаммами, а также возникновение полирезистентных патогенных и непатогенных бактерий, представляют собой серьезный вызов, поскольку они способствуют увеличению показателей заболеваемости и смертности, а также компрометируют эффективность лечения инфекционных патологий. Тесные межличностные контакты в семейной среде создают благоприятные условия для горизонтального переноса микроорганизмов и формирования специфической домашней микробиоты
, .Механизмы взаимной передачи резистентных бактерий в семье включают пищевые цепочки, контакт с окружающей средой и прямое взаимодействие, что может приводить к возникновению инфекций, поддающихся лечению с трудом , . Глобальная проблема устойчивости бактерий к антибиотикам ежегодно становится причиной 700000 смертей и представляет собой серьезный вызов для общественного здравоохранения . Необоснованное применение антибиотиков у людей и животных признано основным фактором, способствующим появлению устойчивых к ним инфекций. Ключевым фактором в развитии устойчивости к антибиотикам является их нерациональное использование в медицине и ветеринарии.
2. Методы и принципы исследования
Объектами исследования были семьи (n = 27), включающие родителей, представителей старшего поколения мужского и женского пола, детей и внуков. Основаниями для выбора семей были добровольное согласие на участие в эксперименте и совместное проживание. Средний возраст родителей составил 40–45 лет, а детей — 12–14 лет. Средний возраст представителей старшего поколения мужского и женского пола колебался от 60 лет до 65 лет. В семьях проводилось анкетирование на предмет использования антибиотиков. Для изучения микробиома кожи у членов семьи брали смывы с кожи ладонной части предплечья стерильными зондами-тампонами увлажненным стерильной 0,1% пептонной водой. Отбор проб проводили согласно Методическим указаниям МУ 4.2.2942-11 (Методы контроля. Биологические и Микробиологические факторы. Методы санитарно-бактериологических исследований объектов окружающей среды, воздуха и контроля стерильности в лечебных организациях). Пробы засевали на питательные среды, используемые при проведении традиционных бактериологических 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 дисков, пропитанных антибиотиками (табл. 1).
Таблица 1 - Перечень использованных антибиотиков
N п/п | Наименование антибиотика | Краткое обозначение | Концентрация антибиотика, мкг |
1 | Тобрамицин | ТОБ | 10 |
2 | Оксациллин | ОКС | 1 |
3 | Ломефлоксацин | ЛОМ | 10 |
4 | Фурадонин | ФД | 300 |
5 | Кларитромицин | КТМ | 15 |
6 | Тетрациклин | ТЕТ | 30 |
7 | Ампициллин | АМП | 10 |
8 | Олеандомицин | ОЛЕ | 15 |
9 | Линкомицин | ЛИН | 15 |
10 | Доксициклин | ДОК | 30 |
11 | Бензилпенициллин | ПЕН | 10 ЕД |
12 | Неомицин | НЕО | 30 |
13 | Фосфомицин | ФОС | 200 |
14 | Левомицетин | ЛЕВ | 30 |
3. Результаты и обсуждение
Рисунок 1 - Количественная вариация микробиома кожи у членов семей
Рисунок 2 - Гендерные особенности видового состава микробиома кожи
Рисунок 3 - Частота употребления антибиотиков в семьях
Рисунок 4 - Антибиотикорезистентность микробиома кожи у членов семей
4. Заключение
1. Количество микроорганизмов на коже представителей женского пола было в 1,2–1,38 раза выше, чем у представителей мужского пола.
2. Чаще всего на поверхности кожи у всех членов семьи обнаруживались Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Corynebacterium spp. и Streptococcus spp.
3. У бабушек количество Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus и Corynebacterium spp. было наибольшим, по сравнению с другими членами семьи. Это может свидетельствовать о более выраженных возрастных изменениях микробиома кожи у представителей старшего поколения женского пола.
4. У всех членов семей, участвовавших в эксперименте, выявлена множественная лекарственная устойчивость микроорганизмов кожи. Микрофлора всех членов семьи наиболее часто была устойчива в отношении тобрамицина (64–90% микрофлоры), оксациллина (83,3–60,7% микрофлоры), бензилпенициллина (77,7–44,9% микрофлоры), олеандомицина (70,0–55,0% микрофлоры), кларитромицина (59,0–23,0% микрофлоры).
5. Внутри семьи формируются микробные трансмиссивные сообщества, определяющие идентичную устойчивость к антибиотикам у различных членов семьи.