Мультирезистентность бактерий к ветеринарным антибиотикам в образцах навоза и помета сельскохозяйственных животных

Н.В. Данилова, П.Ю. Галицкая, С.Ю. Селивановская

Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

Полный текст PDF

Аннотация

Антибиотики используют в животноводстве для лечения и профилактики заболеваний, а также в качестве стимуляторов роста. Попадая в окружающую среду, антибиотики способствуют распространению резистентных бактерий и генов устойчивости. Проведено исследование девятнадцати видов навоза и помета различных сельскохозяйственных животных с целью обнаружения генов устойчивости к ветеринарным антибиотикам группы тетрациклинов, сульфонамидов и макролидов (эритромицину). Гены устойчивости выявляли с помощью полимеразной цепной реакции, используя праймеры к генам tet(X), sul1 и ereA соответственно. Установлено, что восемнадцать образцов загрязнены генами устойчивости. Четыре образца содержали одновременно три гена устойчивости. Наиболее распространенным являлся ген устойчивости к тетрациклину tet(X).

Ключевые слова: антибиотики, тетрациклины, сульфонамиды, макролиды, эритромицин, антибиотикорезистентность, гены устойчивости, мультирезистентность, навоз, помет

Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 16-04-00443).

Литература

1. Sarmah A.K., Meyer M.T., Boxall A.B.  A global perspective on the  use,  sales,   exposure pathways, occurrence, fate and effects of veterinary antibiotics (VAs) in the  environment // Chemosphere. – 2006. – V. 65, No 5. – P. 725–759. – doi: 10.1016/j.chemosphere.2006.03.026.
2. Bouki C., Venieri D., Diamadopoulos E. Detection and fate of antibiotic resistant bacteria in wastewater treatment plants : A review // Ecotoxicol. Environ. Saf. – 2013. – V. 91. – P. 1–9. – doi: 10.1016/j.ecoenv.2013.01.016.
3. Tang X., Lou Ch., Wang Sh., Lu Y., Liu M., Hashmi M.Z., Liang X., Li Z., Liao Y., Qin W., Fan F., Xua J., Brookes P.C. Effects of long-term manure applications on the occurrence of antibiotics and antibiotic resistance genes (ARGs) in paddy soils: Evidence from four field experiments in south of China // Soil Biol. Biochem. – 2015. – V. 90. – P. 179–187. – doi: 10.1016/j.soilbio.2015.07.027.
4. Yang Q., Zhang J., Zhu K., Zhang H. Influence of oxytetracycline on the structure and activity of microbial community in wheat rhizosphere soil // J Environ Sci (China). – 2009. – V. 21, No 7. – P. 954–959. – doi: 10.1016/S1001-0742(08)62367-0.
5. Schauss K., Focks A., Heuer H., Kotzerke A., Schmitt H., Thiele-Bruhn S., Smalla K., Wilke B.-M., Matthies M., Amelung W., Klasmeier J., Schloter M. Analysis, fate and effects of the antibiotic sulfadiazine in soil ecosystems // Trends Anal. Chem. – 2009. – V. 28, No 5. – P. 612–618. – doi: 10.1016/j.trac.2009.02.009.
6. Aydin S., Ince B., Ince O. Development of antibiotic resistance genes in microbial communities during long-term operation of anaerobic reactors in the treatment of pharmaceutical wastewater // Water Res. – 2015. – V. 83. – P. 337–344. – doi: 10.1016/j.watres.2015.07.007.
7. Zhang T., Zhang M., Zhang X., Fang H.H. Tetracycline resistance genes and tetracycline resistant lactose-fermenting Enterobacteriaceae in activated sludge of sewage treatment plants // Environ. Sci. Technol. – 2009. – V. 43, No 10. – P. 3455–3460. – doi: 10.1021/es803309m.
8. Song L., Li L., Yang S., Lan J., He H., McElmurry S.P., Zhao Y. Sulfamethoxazole, tetracycline and oxytetracycline and related antibiotic resistance genes in a large-scale landfill, China // Sci. Total Environ. – 2016. – V. 551–552, No 266. – P. 9–15. – doi: 10.1016/j.scitotenv.2016.02.007.
9. Kyselková M., Kotrbová L., Bhumibhamon G., Chroňáková A., Jirout J., Vrchotová N., Schmitt H., Elhottová D. Tetracycline resistance genes persist in soil amended with cattle feces independently from chlortetracycline selection pressure // Soil Biol. Biochem. – 2015. – V. 81. – P. 259–265. – doi: 10.1016/j.soilbio.2014.11.018.
10. Супотницкий М.В. Механизмы развития резистентности к антибиотикам у бактерий // Биопрепараты. – 2011. – № 2. – P. 4–13.
11. Wang F.-H., Qiao M., Chen Z., Su J.-Q., Zhu Y.-G. Antibiotic resistance genes in manure-amended soil and vegetables at harvest // J. Hazard. Mater. – 2015. – V. 299. – P. 215–221. – doi: 10.1016/j.jhazmat.2015.05.028.
12. Selvam A., Xu D., Zhao Z., Wong J.W. Fate of tetracycline, sulfonamide and fluoroquinolone resistance genes and the changes in bacterial diversity during composting of swine manure // Bioresour. Technol. – 2012. – V. 126. – P. 383–390. – doi: 10.1016/j.biortech.2012.03.045.
13. Littmann J., Buyx A., Cars O. Antibiotic resistance : An ethical challenge // Int. J. Antimicrob. Agents. – 2015. – V. 46, No 4. – P. 359–361. – doi: 10.1016/j.ijantimicag.2015.06.010.
14. СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. – М., 2002.
15. Speer B.S., Shoemaker N.B., Salyers A.A. Bacterial resistance to tetracycline: Mechanisms, transfer, and clinical significance // Clin. Microbiol. Rev. – 1992. – V. 5, No 4. – P. 387–399.
16. Pei R., Kim S.-Ch., Carlson K.H., Pruden A. Effect of river landscape on the sediment concentrations of antibiotics and corresponding antibiotic resistance genes (ARG) // Water Res. – 2006. – V. 40, No 12. – P. 2427–2435. – doi: 10.1016/j.watres.2006.04.017.
17. Sommer M.O.A., Dantas G. Antibiotics and the resistant microbiome // Curr. Opin. Microbiol. – 2011. – V. 14, No 5. – P. 556–563. – doi: 10.1016/j.mib.2011.07.005.
18. Brooks J.P., Adeli A., McLaughlin M.R. Microbial ecology, bacterial pathogens, and antibiotic resistant genes in swine manure wastewater as influenced by three swine management systems // Water Res. – 2014. – V. 57. – P. 96–103. – doi: 10.1016/j.watres.2014.03.017.
19. Heuer H., Focks A., Lamshöft M., Smalla K., Matthies M., Spiteller M. Fate of sulfadiazine administered to pigs and its quantitative effect on the dynamics of bacterial resistance genes in manure and manured soil // Soil Biol. Biochem. – 2008. – V. 40, No 7. – P. 1892–1900. – doi: 10.1016/j.soilbio.2008.03.014.
20. Heuer H., Schmitt H., Smalla K. Antibiotic resistance gene spread due to manure application on agricultural fields // Curr. Opin. Microbiol. – 2011. – V. 14, No 3. – P. 236–243. – doi: 10.1016/j.mib.2011.04.009.
21. Pyörälä S., Baptiste K.E., Catry B., van Duijkeren E., Greko C., Moreno M.A., Pomba M.C., Rantala M., Ružauskas M., Sanders P., Threlfall E.J., Torren-Edo J., Törneke K. Macrolides and lincosamides in cattle and pigs: Use and development of antimicrobial resistance // Vet. J. – 2014. – V. 200, No 2. – P. 230–239. – doi: 10.1016/j.tvjl.2014.02.028.
22. Chen J., Yu Zh., Michel F.C. Jr., Wittum T., Morrison M. Development and application of real-time PCR assays for quantification of erm genes conferring resistance to macrolides-lincosamides-streptogramin B in livestock manure and manure management systems // Appl. Environ. Microbiol. – 2007. – V. 73, No 14. – P. 4407–4416. – doi: 10.1128/AEM.02799-06.
23. Koike S., Aminov R.I., Yannarell A.C., Gans H.D., Krapac I.G., Chee-Sanford J.C., Mackie R.I. Molecular ecology of macrolide-lincosamide-streptogramin B methylases in waste lagoons and subsurface waters associated with swine production // Microb. Ecol. – 2010. – V. 59, No 3. – P. 487–498. – doi: 10.1007/s00248-009-9610-0.

Поступила в редакцию

05.10.16

Данилова Наталья Викторовна, аспирант кафедры прикладной экологии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: natasha-danilova91@mail.ru

Галицкая Полина Юрьевна, кандидат биологических наук, доцент кафедры прикладной экологии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: gpolina33@yandex.ru

Селивановская Светлана Юрьевна, доктор биологических наук, профессор кафедры прикладной экологии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: svetlana.selivanovskaya@kpfu.ru

Для цитирования: Данилова Н.В., Галицкая П.Ю., Селивановская С.Ю. Мультирезистентность бактерий к ветеринарным антибиотикам в образцах навоза и помета сельскохозяйственных животных // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2016. – Т. 158, кн. 4. – С. 507–516.

For citation: Danilova N.V., Galitskaya P.Y., Selivanovskaya S.Y. Multiresistance of bacteria to veterinary antibiotics in dung and manure samples of farm animals. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2016, vol. 158, no. 4, pp. 507–516. (In Russian)

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.