Zkoumání mikrobiomu divokých medvědů může pomoci v boji proti antibiotické rezistenci

To, že nadužívání antibiotik v lidské a veterinární medicíně vede k selekci bakterií, které jsou tzv. antibioticky rezistentní (AR), je již dobře známo. Tento fakt má vážné důsledky pro zdravotnický systém a představuje jeden z největších problémů současné léčby infekčních onemocnění. Zároveň je vedlejším produktem nadužívání těchto medikamentů v medicíně poměrně masivní kontaminace celého životního prostředí. To dokládají studie, ve kterých byly geny pro AR detekovány nejen v mikrobiomu několika druhů divokých zvířat, která žijí poměrně blízko lidských příbytků (lišky, divočáci a jeleni), ale i mořských ploutvonožců. Takové bakterie byly dokonce nalezeny v panenské arktické půdě. Jen připomeňme, že mikrobiom je soubor bakterií a dalších mikroorganismů, který hostíme na a vně svého těla.

Ve Švédsku tyto poznatky vedly již v devadesátých letech k přijetí souboru opatření, která si kladla za cíl množství používaných antibiotik u lidí a hospodářských zvířat rapidně snížit. Zda se však toto snížení nějak odrazilo i na míře kontaminace antibiotiky v přírodě se zkoumá poměrně obtížně. Jedním z důvodů je fakt, že spousta látek s antibiotickým účinkem se v přírodě vyskytuje přirozeně v různých rostlinách nebo houbách (také je z nich většina současných antibiotik odvozena nebo je jimi inspirována), a tudíž se přirozeně vyskytují také geny pro rezistenci vůči těmto původním léčivům. Odlišit, zda geny pro AR a jejich množství nalezené v bakteriích toho či onoho živočicha pochází z přirozených zdrojů nebo z činnosti člověka, vyžaduje takový přístup, při kterém bude možné porovnat vzorky z doby před začátkem komerční výroby antibiotik a po ní.

Takový postup aplikovali vědci v nové studii, jež vyšla v časopise Current Biology. V ní využili toho, že jediný mikrobiom, jež přežije smrt svého hostitele a zároveň je zanechán budoucím generacím nalezneme v zubním kameni. Ten se nám tvoří ze zubního plaku, což je vlastně bakteriální povlak, který, když není řádně odstraněn čištěním, ztvrdne do podoby zubního kamene. Pro svůj výzkum si vědci vybrali divokého medvěda hnědého (Ursus arctos), který se v rozlehlém Švédsku lidské civilizaci poměrně úspěšně vyhýbá.

Výzkumníci nejprve rozdělili vzorky chrupu z 57 medvědů žijících mezi lety 1842 a 2016 do několika období: první bylo před rokem 1951 (tedy před uvedením prvních antibiotik na trh); poté následovala doba od roku 1951 do roku 1985 (od začátku výroby antibiotik po jejich největší rozkvět); dále mezi lety 1986 – 2000 nastoupila snaha postupně omezit předepisování a výrobu těchto medikamentů, což po roce 2000 vyústilo ve faktický pokles užívaných antibiotik ve švédské společnosti.

V prvním období byl u šelem zaznamenám nárůst těchto genů oproti vzorkům z let předcházejících, což odpovídá počátkům výroby a užívání komerčních antibiotik. Poté se do roku 2000 jejich množství v medvědím chrupu nijak zásadně neměnilo a teprve ve vzorcích z nového tisíciletí lze pozorovat výrazný pokles v množství rezistentních genů v medvědím mikrobiomu. Výsledkem studie tak bylo zjištění, že přítomnost genů pro AR u medvědího zubního mikrobiomu v podstatě kopíruje (i když s mírným zpožděním) užívání antibiotik ve švédské společnosti.

Co dalšího nám tato studie odhalila? Důležitým poznatkem je, že přestože se medvěd hnědý ve švédské přírodě v podstatě nevyskytuje v blízkosti člověka, jeho mikrobiom obsahuje stejné geny pro AR, jako ten lidský. Tento přenos bakterií, které jsou schopny se bránit našim léčivům, tak pravděpodobně probíhá prostřednictvím ptáků, vody nebo větru. Jednim z nejpřínosnějších výsledků výzkumu je fakt, že změny v bakteriálním mikrobiomu se dají zvrátit ­– navíc napříč životním prostředím. To by mohlo znamenat, že pokud budeme s antibiotiky nakládat obezřetně, tak se jich možná nebudeme muset v léčbě infekčních nemocí nadobro vzdát pro jejich neúčinnost.

Velkým příslibem pro budoucnost je také samotná metoda izolace mikrobiomu ze zubních ostatků. Dosud se podobné časosběrné studie dělaly jen na mikrobiomu z živých exemplářů zvířat. U takových výzkumů však chyběla zásadní informace o stavu mikrobiomu před dobou delší, než je život zkoumaného zvířete – v našem případě před začátkem éry antibiotik. Nejednoho vědce už určitě napadá využití i v jiných odvětvích. Zubní kámen tak sice pro jedince reprezentuje překážku v touze po zdravém a pěkném chrupu, pro vědu však může uchovávat řadu cenných poznatků.

Citovaná studie: https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(21)01112-X

Úvodní foto: Rasmus Svinding, pexels.com