Американские и канадские ученые показали, что устойчивость бактерий к антибиотикам повышается при увеличении температуры воздуха. В частности, отличие температуры на 10 градусов приводит к повышению сопротивляемости наиболее распространенных бактерий к лекарствам на 2–4 процента. Еще одним важным фактором, который может быть причиной роста устойчивости патогенов к антибиотикам, может быть увеличение плотности населения, пишут ученые в статье в Nature Climate Change.

Продолжающийся рост концентрации парниковых газов в воздухе связывают с многими климатическими изменениями, и, в частности, с постоянным повышением средней температуры атмосферы Земли. Увеличение температуры приводит к заметным изменениям в структуре различных экосистем и уже сейчас становится причиной вымирания отдельных видов животных. Помимо этого, повышение температуры влияет и на здоровье человека: из-за изменения климата увеличивается количество аномально жарких дней и повышается влажность, такие условия плохо переносит человек и многие другие животные. Кроме того, из-за климатических процессов меняется и опасность патогенов, которые при повышении температуры могут увеличивать свою активность или повышать устойчивость к лекарствам.

Карта устойчивости бактерий к антибиотикам в представлении художника. На карте также отмечено примерное расположение наиболее опасных крупных городов на территории США. Fawn Gracey / Boston Children's Hospital

Ученые из Канады и США под руководством Джона Браунстейна (John S. Brownstein) из Бостонской детской больницы показали, что увеличение локальной температуры воздуха связано с повышением сопротивляемости многих бактерий к антибиотикам. В своем исследовании медики изучили данные о динамике индекса устойчивости бактерий к антибиотикам, собранные в различных больницах и исследовательских лабораториях на территории США с 2013 по 2015 год. Всего были проанализированы данные 223 учреждений, расположенных в 41 штате.

В рамках исследования ученые рассмотрели данные об устойчивости трех распространенных видов бактерий: грамположительных кишечной палочки (Escherichia coli) и палочки Фридлендера (Klebsiella pneumoniae), а также одного грамотрицательного вида — золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus). Устойчивость этих бактерий авторы работы проверяли более чем к 20 наиболее популярным антибиотикам из классов фторхинолонов, бета-лактамов, сульфаниламидов и нескольких других. Ученые провели статистический анализ данных, после чего построили карту географического распределения устойчивости, а также сравнили полученные результаты с данными о температурными показателями в различных регионах США (в первую очередь, со средней минимальной температурой) в том или ином регионе США.

Карта устойчивости кишечной палочки к антибиотикам (слева) и карта средней минимальной температуры за последние 30 лет(справа) в США. D. R. MacFadden et al./ Nature Climate Change, 2018

Оказалось, между увеличением устойчивости и минимальной температурой воздуха существует выраженная корреляция. Так, повышение температуры на 10 градусов Цельсия приводит к увеличению устойчивости бактерий к антибиотикам: кишечной палочки — на 4,2 процента, палочки Фридлендера — на 2,2 процента, а золотистого стафилококка — на 2,7 процента.

Помимо средней температуры, рост устойчивости к антибиотикам ученые связали с плотностью населения. Проведенный статистический анализ показал, что увеличение плотности населения на 25 тысяч на квадратный километр приводит к повышению устойчивости кишечной палочки к антибиотикам в среднем на 3 процента, а палочки Фридлендера — на 6 процентов.

По словам авторов исследования, природу взаимосвязи температуры и повышения сопротивляемости бактерий к антибиотикам еще предстоит исследовать, однако сейчас наиболее вероятными причинами ученые называют усиление механизма горизонтального переноса генов и повышение скорости роста популяций. Медики также отмечают, что возможные механизмы повышения устойчивости могут носить и более сложный характер и быть связанными со сложными социальными или поведенческими взаимодействиями.

Ученые отмечают, что полученные результаты помогут более точно предсказать возможное увеличение сопротивляемости патогенов к лекарствам в условиях повышающейся температуры и увеличивающейся плотности населения, и предполагают, что раньше подобные оценки приводили к заниженным величинам. 

Возможное изменение реакции бактерий на антибиотики исследуют не только в условиях изменяющегося климата на Земле, но и, например, в космосе. Так, недавно NASA запустило для подобных исследований специальный спутник EcAMSat, который исследует как антибиотики воздействуют на кишечную палочку в условиях невесомости.

Автор: Александр Дубов