2.4.3.1 Biociders rolle i erhvervelse og spredning af AMR
biocider, der kan defineres som aktive stoffer og præparater, der indeholder en eller flere aktive forbindelser beregnet til at inaktivere eller udøve en kontrollerende virkning på skadelige mikroorganismer, anvendes i vid udstrækning til opretholdelse af de krævede hygiejneniveauer på gårde, slagterier og fødevareforarbejdningssteder . På gårde bruges de til rengøring og desinfektion af områder, der er forbundet med husdyr, herunder landbrugsbygninger, sengetøj, udstyr, bagagerum og transportkøretøjer, blandt andre. Derudover anvendes en række biocider sædvanligvis i slagterier og fødevareproduktions-og forarbejdningsområder til desinfektion af udstyr og overflader for at kontrollere kolonisering af potentielt farlige mikroorganismer. Some of the most widely used biocides are alcohols, aldehydes, chlorine, and chlorine- releasing agents (sodium hypochlorite, chlorhexidine), iodine, peroxygen compounds (hydrogen peroxide, peracetic acid), phenolic type compounds, quaternary ammonium compounds (benzalkonium chloride), bases (sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate), and acids (mineral and organic acids).
biocider anvendes generelt på bedrifter, slagterier og fødevareindustrier i koncentrationer langt over de minimale hæmmende koncentrationer (MIC) af alle større målmikroorganismer og bør derfor være i stand til at garantere mikrobiel inaktivering og undgå udvikling af biocidresistens. Imidlertid forekommer suboptimale biocidkoncentrationer i udvalgte nicher (f.eks. under genstande eller i revner og sprækker og andre havnepladser) eller som en konsekvens af forkert brug. Tilstedeværelse af organisk stof (kendt for at inaktivere nogle biocider, såsom chlorerede forbindelser) kan reducere deres effektivitet, mens fejlagtig formulering, uhensigtsmæssig opbevaring af formuleringer og utilstrækkelig fordeling af forbindelsen på overflader og udstyr kan resultere i et fald i aktiv biocidkoncentration nogle steder i lokaler . Nicher med lave biocidkoncentrationer kan også forekomme ved skylning af ofte rensede og desinficerede områder eller ved anvendelse af biocidpåføring på våde overflader med en deraf følgende fortynding af forbindelsen til koncentrationer, der kan være subletale for mikroorganismer. Derudover kan spildevandsledninger give permanent kontakt med mikroorganismer med lave koncentrationer af biocider. For eksempel er subdødelige koncentrationer af repræsentative kvaternære ammoniumforbindelser, såsom dialkyldimethylammoniumforbindelser og bensalkoniumchlorider blevet identificeret i flodsediment (26 og 1.Henholdsvis 5 ppm) og spildevand fra hospitaler (1,5–4 ppm) . Det samme vil sandsynligvis være tilfældet for spildevand fra gårde, slagterier og fødevareforarbejdningsanlæg. Derfor udsættes mikrobielle samfund, der koloniserer miljøer inden for gårde, slagterier og fødevareproduktionsfaciliteter (herunder fødevarekontaktmiljøer) gentagne gange for subinhiberende biocidkoncentrationer, og dette kan have indflydelse på mikrobiel økologi og Fødevaresikkerhed.
udvælgelse af biocidresistente mikroorganismer ved eksponering for suboptimale biocidkoncentrationer blev beskrevet for nogle biocidforbindelser og mikrobielle arter (f. eks .Li. monocytogenes-kvaternære ammoniumforbindelser, natriumhypochlorit; Salmonella Typhimurium—triclosan; E. coli—trinatriumphosphat, natriumnitrit, natriumhypochlorid). Resistens over for biocider udgør et potentielt stort folkesundhedsproblem, da det kan bidrage til den øgede persistens af patogene og ødelæggende mikroorganismer i fødekæden. Bakteriel persistens, som kan defineres som overlevelse i længere perioder på et bestemt sted, er en stor bekymring for fødevareindustrien, da det kan føre til gentagen forurening af fødevarer med ødelæggelse eller patogene mikroorganismer og dermed alvorligt påvirke forbrugernes sundhed og forårsage store økonomiske tab for fødevarevirksomheder. Et godt eksempel på sammenhæng mellem Persistens og biocidresistens er tilfældet med Li. monocytogenes 6179 stamme. Listeria monocytogenes 6179 er en serotype 1/2a-stamme, isoleret på Teagasc Food Research Center (Irland) fra bestemte miljøer på et osteforarbejdningsanlæg gentagne gange over en periode på 12 år . Sekventeringen af Li. monocytogenes 6179 genom tillod identifikation af en ny transposon, Tn6188, som omfattede tre på hinanden følgende transposasegener (tnpABC), et Kach-gen, der koder for en lille multidrugresistent proteinfamilie (SMR) transportør, der er ansvarlig for eksporten af kvaternære ammoniumforbindelser, og en formodet tetR-familie transkriptionsregulator opstrøms for transportøren . Undersøgelser viste også, at eksponering for BAC forårsagede en stigning i ekspression af Kach, og at en mutant stamme af Kach-deletion havde lavere BAC-tolerance end vildtypestammen. Nylige undersøgelser udført også i Irland har identificeret forskellige vedvarende stammer, der ikke kan skelnes fra Li. monocytogenes 6179 ved pulserende feltgelelektroforeseanalyse, der gentagne gange blev isoleret fra miljøer og fødevarer fra fem forskellige skaldyrsindustrier i løbet af 2013 og 2014. Alle disse stammer husede Tn6188 transposon og havde signifikant højere MIC mod BAC end andre stammer isoleret i samme tidsramme og manglede Tn6188 transposon . Bakterieisolater som disse, der bærer determinanter for biocidresistens, vedvarer i de industrielle omgivelser i lange perioder og er en sandsynlig kilde til fødevareforureningshændelser.
mistanken om, at eksponering for suboptimale koncentrationer af biocider kan vælge for øget resistens over for klinisk relevante antibiotika, er også for nylig opstået. Nogle undersøgelser udført i det sidste årti, der sammenlignede biocid og antibiotikaresistens af samlinger af stammer fra større fødevarebårne patogener, afslørede en sammenhæng mellem resistens over for begge stoffer . Desværre begrænsede de anvendte små datasæt og manglen på passende statistiske analyser resultaterne af disse undersøgelser. For nylig, Coelho et al. gennemført en elegant undersøgelse ved hjælp af maskinindlæringsmetoder til analyse af antibiotika og biocidfølsomhed af den største samling af isolater, der hidtil er testet til dette formål (1632 isolater), i dette tilfælde fra St. aureus. They described that reduced susceptibility to two biocides, clorhexidine and BAC, which belong to different structural families, was associated with resistance to several antibiotics (amoxicillin/clavulanate, cefuroxime, cefaclor, cefpodoxime, clindamycin, erythromycin, clarithromycin, azithromycin, telithromycin, ciprofloxacin, levofloxacin, gatifloxacin, and moxifloxacin). Other authors isolated stable mutant strains with increased resistance to one or several antibiotics after exposure to sublethal biocide concentrations. For instance, Langsrud et al. rapporteret, at seriel dyrkning af to E. coli-stammer i nærvær af subinhibitoriske koncentrationer af BAC resulterede i en øget resistens over for forskellige antibiotika (ampicillin, penicillin G, norfloksacin, nalidiksinsyre, kanamycin, gentamicin, chloramphenicol, tetracyclin og erythromycin) med MIC–værdier 1,5-20 gange højere end dem, der blev observeret for kontrolkulturer. Randall et al. beskrevet, at eksponering for et aldehydbaseret desinfektionsmiddel gav anledning til S. Typhimurium mutanter med nedsat følsomhed over for ciprofloksacin i forskellige bakteriestammer. Karatas et al. et kvaternært ammoniumdesinfektionsmiddel indeholdende formaldehyd og glutaraldehyd og et biocid sammensat af organiske syrer og overfladeaktive stoffer) opnåede en stabil individuel variant fra hver behandling, der udviste nedsat følsomhed over for en række antibiotika. Hvidhoved et al. isolerede to mutanter af S. Typhimurium efter en enkelt eksponering for koncentrationer under brug af to biocider (en blanding af aldehyder og kvaternære ammoniumforbindelser og en halogeneret tertiær aminforbindelse), der havde en bred reduceret følsomhed over for nalidinsyre, chloramphenicol, tetracyclin og ciproflocacin. Et al. viste, at fire forskellige biocider (en blanding af aldehyder og kvaternære ammoniumforbindelser, en kvaternær ammoniumforbindelse, en oksidativ forbindelse og en halogeneret tertiær aminforbindelse) valgte S. Typhimurium multidrugresistente mutanter med nedsat antibiotikaresistens.
det vides ikke fuldt ud, hvordan eksponering for biocidforbindelser vælger for øget resistens mod antibiotika, men to mekanismer er postuleret, krydsresistens og korresistens. Da visse biocider og antibiotika deler de samme cellulære mål, er det sandsynligt, at nogle determinanter for biocidresistens og fordelagtige mutationer, der fører til øget biocidresistens, også kan være ansvarlige for erhvervelsen af antibiotikaresistens i mikrobielle populationer. For eksempel kan nogle flerdrugudstrømningspumper, der har mere end et substrat, der kan være kemisk uafhængige af hinanden, give samtidig resistens over for antibiotika og biocider, når de er overudtrykt . Dette er kendt som krydsresistens. Selv for de biocider, der ikke deler et mål med antibiotika, kan nedsat følsomhed over for antibiotika skyldes den horisontale overførsel af forskellige resistensdeterminanter (antibiotikaresistensdeterminanter og biocidresistensdeterminanter), der er forbundet sammen på almindelige genetiske elementer som plasmider, fager, integroner eller transposoner, som kan sprede sig til andre stammer, arter eller slægter . Dette er kendt som coresistance. Et eksempel på dette fænomen er klasse 1-integroner, som vides at indeholde en bred vifte af genkassetter, herunder en vis kodningsresistens over for forskellige antibiotika og kvaternære ammoniumforbindelser. Faktisk har eksistensen af miljøreservoirer af klasse 1-integroner været kendt i nogen tid, og klasse 1-integron-integrase-genet intI1 er for nylig blevet foreslået som en biomarkør for selektive tryk pålagt af menneskeskabt forurening . Mikroorganismer (herunder ikke-patogene og ukulturelle) til stede i fødevarer og fødevarerelaterede miljøer kan spille en vigtig rolle i coresistance-begivenhederne. Faktisk er de gode reservoirer af antimikrobielle resistensgener (AMR) og kan være facilitatorer for AMR-genformidling i forskellige miljøøkosystemer, herunder fødevareøkosystemer .