Изучение антибиотикорезистентности микрофлоры снега

Основная цель этого исследования состояла в том, чтобы проанализировать микробные сообщества талого снега, собранного в различных местах города Калуги. Места отбора проб снега на территории города Калуги выбраны исходя из интенсивности транспортных потоков в селитебной зоне. В пробах снега наиболее часто идентифицировали спорообразующие микроорганизмы, плесневые грибы, актиномицеты и кокковые микроорганизмы. Наши исследования показали, что микробы, устойчивые к антибиотикам, широко распространены в снежном покрове городской среды.

Ключевые слова: городская среда, снег, микроорганизмы, резистентность к антибиотикам

Введение

Несмотря на большое количество публикаций, посвященных микробиологии воздуха, вопросы микробной контаминации снега и сохранения жизнеспособности бактерий при отрицательных температурах изучены еще недостаточно. Исследованию снежного покрова, как функциональной экосистемы посвящено мало работ, хотя снег является важным хранилищем микробного генетического материала.

Снег содержит примеси различных веществ естественного и антропогенного происхождения, которые могут использоваться микроорганизмами [1, 2, 3]. Наличие водорастворимых неорганических питательных веществ, таких как NH4 и NO3, позволяют микробным сообществам процветать, поддерживать микробиологическую активность по отношению к органическим веществам, находящимся в снежном покрове [4, 5].

Устойчивость к противомикробным препаратам широко распространена и встречается у многих родов бактерий. Устойчивость к антибиотикам была обнаружена в различных средах, включая водную среду. Научных исследований, посвященных антибиотикорезистентности микроорганизмов снежного покрова, известно очень мало. Хотя водная среда и снежный покров, особенно в условиях городской среды, могут играть важную роль в накоплении и распространении устойчивых к антибиотикам микроорганизмов [6].

Методы исследования

Отбор проб снега проводили в феврале-марте 2022 года. Места отбора проб снега воды на территории г. Калуги выбраны в селитебной зоне и на улицах с интенсивным транспортным потоком. Пробы снега отбирали в стерильные пластиковые емкости с соблюдением правил асептики. Отобранную пробу снега маркировали с указанием места, даты, времени забора и другой информацией. Время от момента отбора пробы снега до начала исследований не превышало 6 часов. В этот промежуток времени снег хранился и постепенно таял в холодильнике при температуре +4 ^о С.

Количественный учет микроорганизмов (колонии образующие единицы — КОЕ) проводили в соответствии с Методическими указаниями МУК 4.2.2661–10 «Методы санитарно-паразитологических исследований».

Определение чувствительности бактерий к антибиотикам осуществляли диффузионным методом с использованием дисков, пропитанных антибиотиками (табл. 1). Принцип диско-диффузионного метода основан на феномене угнетения антибиотиком поверхностного, видимого роста микроорганизмов на плотной (агаровой) питательной среде. Градиент концентрации антибиотика в питательной среде создается в результате его диффузии из носителя (картонного диска). Диск с антибиотиком помещается на поверхность питательной среды немедленно после посева (инокуляции) культуры исследуемого микроорганизма. При этом практически одновременно начинаются два процесса: диффузия антибиотика из диска и рост микроорганизмов на поверхности среды.

Перечень использованных антибиотиков

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

Результаты исследования

Доминирующими микроорганизмами в образцах старого талого снега были Bacteroidetes, плесневые грибы, кокковые микроорганизмы и бациллы (рис. 1).

Рис. 1. Характеристика микробного пейзажа старого снега

Помимо этих микроорганизмов были выявлены Pseudomonas, Proteobacteria, Actinomyces и Azotobakter.

Исследованные закономерности устойчивости микроорганизмов к антибиотикам показали мультирезистентность большинства штаммов (от 1,2 % до 18,8 %). В наибольшей степени мультирезистентность проявлялась у микроорганизмов, выделенных из снега на улицах с интенсивным транспортным потоком (Тульское шоссе, улицы Московская и Степана Разина). Среди 7 протестированных антибиотиков наибольшую устойчивость выделенные микроорганизмы проявляли в отношении ампициллина (АМП), доксициклина (ДОК), оксациллина (ОКС) (рис. 2). В меньшей степени микроорганизмы обладали устойчивостью к ломефлоксацину (ЛОМ).

Рис. 2. Антибиотикограмма устойчивости выделенных микроорганизмов

Таким образом, снежный покров на территории города может быть потенциальным резервуаром микроорганизмов, являющихся важным источником генов устойчивости к антибиотикам. Злоупотребление антибиотиками в медицине и ветеринарии, антропогенная деятельность человека, спонтанные мутации и горизонтальная передача генов являются основными действующими факторами распространения и сохранения множественной лекарственной устойчивости микроорганизмов в окружающей среде.

Выводы

1. В образцах снега доминировали Bacteroidetes, плесневые грибы, кокковые микроорганизмы и бациллы. В снеге помимо этих микроорганизмов были выявлены Pseudomonas, Proteobacteria, Actinomyces и Azotobakter.
2. Установлена мультирезистентность большинства штаммов микроорганизмов к антибиотикам (от 1,2 % до 18,8 %). В наибольшей степени мультирезистентность проявлялась у микроорганизмов, выделенных из снега на улицах с интенсивным транспортным потоком.
3. Среди 7 протестированных антибиотиков наибольшую устойчивость выделенные микроорганизмы проявляли в отношении ампициллина, доксициклина, оксациллина. В меньшей степени микроорганизмы обладали устойчивостью к ломефлоксацину.

Литература:

1. Лыков И. Н., Шестакова Г. А., Голофтеева А. С. Экологические аспекты техногенного загрязнения снега в урбоэкосистемах (на примере г. Калуги) // Экология урбанизированных территорий. — 2014. — № 1. — С. 89–93.
2. Лыков И. Н., Шестакова Г. А. Техногенные системы и экологический риск. — М.: ИМПЦ «Глобус», 2005. — 262 с.
3. Arrigo K. R. Sea ice ecosystems // Annu. Rev. Mar. Sci. — 2014. — No 6. — Р. 439–467.
4. Лыков И. Н., Шестакова Г. А. Микроорганизмы: Биология и экология. — Калуга. Изд-во «СерНа». 2014 г. 451 с.
5. Bucci A., Allocca V., Naclerio G., Capobianco G., Divino F., Fiorillo F. Winter survival of microbial contaminants in soil: an in-situ verification // J. Environ. Sci. — 2015. — Vol. 27. — Р. 131–138.
6. Lykov I. N., Volodkin V. S. Presence of antibiotic-resistant bacteria in the environment // AGRITECH-IV-2020. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 677 (2021) 052044. IOP Publishing. Р. 1–3. doi:10.1088/1755–1315/677/5/052044