2.4.3.1 Úloha Biocidů v AMR Získávání a Šíření
Biocidy, které mohou být vymezeny jako účinné látky a přípravky obsahující jednu nebo více účinných látek určených k inaktivaci nebo dosažení jiného regulačního účinku na škodlivé mikroorganismy, jsou široce používány pro udržení požadované úrovně hygieny v hospodářstvích, na jatkách, a zpracování potravin prostor . Na farmách se používají k čištění a dezinfekci oblastí spojených s hospodářskými zvířaty, včetně hospodářských budov, lůžkovin, vybavení, zavazadlových lázní a dopravních prostředků. Kromě toho se řada biocidů obvykle používá na jatkách a v oblastech výroby a zpracování potravin pro dezinfekci zařízení a povrchů za účelem kontroly kolonizace potenciálně nebezpečnými mikroorganismy. 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).
Biocidy jsou obvykle zaměstnáni na farmách, jatkách a v potravinářském průmyslu při koncentracích nad minimální inhibiční koncentrací (MIC) pro všechny hlavní cílové mikroorganismy, a proto by měl být schopen zaručit, mikrobiální inaktivace a vyhnout se biocid vzniku rezistence. Suboptimální koncentrace biocidů se však vyskytují ve vybraných výklencích (např. pod předměty nebo v trhlinách a štěrbinách a jiných místech přístavu) nebo v důsledku nesprávného použití. Přítomnost organické hmoty (známé inaktivovat některé biocidy, jako jsou chlorované sloučeniny) může snížit jejich účinnost, zatímco chybné formulace, nevhodné skladování formulace, a nedostatečné rozdělení sloučenina na povrchy a zařízení může mít za následek snížení účinné koncentrace biocidu v některých místech v areálu . Výklenky s nízkými biocid koncentracích může dojít také prostřednictvím oplachování často čištěny a dezinfikovány oblastech nebo prostřednictvím biocid aplikaci na mokré povrchy, s následným ředěním směsi na koncentrace, které mohou být smrtelné pro mikroorganismy. Kromě toho mohou linky pro likvidaci odpadních vod zajistit trvalý kontakt mikroorganismů s nízkými koncentracemi biocidů. V říčním sedimentu byly například identifikovány subletální koncentrace reprezentativních kvartérních amonných sloučenin, jako jsou dialkyldimethylamoniové sloučeniny a benzalkoniumchloridy (26 a 1 .5 ppm, respektive) a odpadní vody z nemocnic (1,5-4 ppm). Totéž pravděpodobně platí pro odpadní vody z farem, jatek a zařízení na zpracování potravin. Proto, mikrobiální společenství kolonizovat prostředí v rámci farmy, jatka, produkce potravin zařízení (včetně potravin-kontaktujte prostředí) jsou opakovaně vystaveni subinhibitory biocid koncentrace, a to může mít vliv na mikrobiální ekologie a bezpečnost potravin.
Výběr biocid-rezistentních mikroorganismů působením suboptimální koncentrace biocidu byl popsán nastat pro některé biocid sloučeniny a mikrobiálních druhů (např., Li. monocytogenes—kvartérní amoniové sloučeniny, chlornan sodný; Salmonella Typhimurium—triclosan; E. coli—fosforečnan sodný, dusitan sodný, chlorid hypochloride) . Odolnost vůči biocidy představuje potenciálně významný zdravotní problém, protože to může přispět ke zvýšené perzistenci patogenních a zkažení mikroorganismů v potravinovém řetězci. Bakteriální perzistence, což může být definováno jako přežití na delší dobu v určitém místě, je velký zájem, pro potravinářský průmysl, protože to může vést k opakované kontaminaci potravin s znehodnocením nebo patogenní mikroorganismy, což má vážný dopad na zdraví spotřebitelů a způsobuje velké ekonomické ztráty, aby potravinářské podniky. Dobrým příkladem asociace mezi perzistencí a rezistencí na biocidy je případ kmene Li. monocytogenes 6179. Listeria monocytogenes 6179 je kmen sérotypu 1 / 2a, izolovaný v Teagasc Food Research Centre (Irsko) z určitých prostředí v zařízení na zpracování sýrů opakovaně po dobu 12 let . Sekvenování Li. monocytogenes 6179 genomu umožnilo identifikaci román transposon, Tn6188, který se skládá ze tří po sobě jdoucích transposase geny (tnpABC), qacH gen kódující malé multidrug resistance protein rodiny (SMR) transportér zodpovědný za export z kvartérních amoniových sloučenin, a domnělou tetR rodiny transkripční regulátor proudu přepravce . Výzkumy také ukázaly, že expozice benzalkoniumchloridu (BAC) způsobila zvýšení exprese qacH a že kmen delece mutantů qacH měl nižší toleranci BAC než kmen divokého typu. Nedávné studie prováděné také v Irsku identifikovali různé perzistentních kmenů nerozlišitelné od Li. monocytogenes 6179 o pulsní pole gelová elektroforéza analýzy, které byly opakovaně izolovány z prostředí a potravin pět různých mořských plodů odvětví v průběhu roku 2013 a 2014. Všechny tyto kmeny kryl Tn6188 transposon a měli významně vyšší MIC proti BAC než jiné izolované kmeny během stejného časového rámce a chybí Tn6188 transposon . Bakteriální izoláty, jako jsou tyto, které nesou determinanty rezistence na biocidy, přetrvávají v průmyslovém prostředí po dlouhou dobu a jsou pravděpodobným zdrojem kontaminace potravin.
podezření, že expozice k suboptimální koncentrace biocidů může vybrat pro zvýšenou odolnost proti klinicky významná antibiotika se také nedávno objevily. Některé studie prováděné v posledním desetiletí srovnání biocid a antibiotická rezistence z kolekce kmenů z hlavních alimentárních patogenů odhalil souvislost mezi odporem na obou agentů . Bohužel, použité malé soubory dat a nedostatek vhodných statistických analýz omezily výsledky těchto studií. Poslední dobou, Coelho a kol. provádí elegantní studie pomocí strojového učení metod analyzovat antibiotika a biocid náchylnost největší sbírka izolátů zatím testován pro tento účel (1632 izolátů), v tomto případě od 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. hlásil, že sériové pěstování dva kmeny E. coli v přítomnosti subinhibitory koncentrace BAC za následek zvýšené rezistence na různá antibiotika (ampicilin, penicilin G, norfloxacin, kyselina nalidixová, kanamycin, gentamicin, chloramfenikol, tetracyklin a erythromycin), s MIC hodnotami 1,5 až 20-násobně vyšší než ty, které byly pozorovány u kontrolní kultury. Randall et al. popsal, že expozice aldehyd-založené dezinfekční dal vzniknout S. Typhimurium mutanty se sníženou citlivostí k ciprofloxacinu u různých bakteriálních kmenů. Karatzas et al. , po delší léčbě. S. Typhimurium, s tři široce používané zemědělské dezinfekční prostředky (směs oxidační sloučeniny, kvartérní amoniové dezinfekční prostředek obsahující formaldehyd a glutaraldehyd; a biocid skládá z organických kyselin a povrchově aktivních látek), získá jeden stabilní individuální varianta z každého léčbu, které vykazovaly sníženou citlivost k řadě antibiotik (ciprofloxacin, chloramfenikol, tetracyklin, ampicilin). Whitehead et al. izolované dva mutanty s. Typhimurium po jednorázové expozici při použití koncentrace dvou biocidů (směs aldehydů a kvartérních amoniových sloučenin, a halogen terciární amin-sloučeniny), který měl širokou sníženou citlivostí k kyselina nalidixová, chloramfenikol, tetracyklin, ciprofloxacin. Webber a kol. ukázal, že čtyři různé biocidy (směs aldehydů a kvartérních amoniových sloučenin, kvarterní amonné sloučeniny, oxidační sloučeniny a halogenované terciární amin-sloučeniny), vybrané S. Typhimurium multidrug-rezistentní mutanty se sníženou citlivosti k antibiotikům.
není zcela známo, jak se expozice biocidním sloučeninám vybírá pro zvýšenou rezistenci proti antibiotikům, ale předpokládají se dva mechanismy, zkřížená rezistence a rezistence. Od některých biocidů a antibiotika sdílet stejnou buněčné cíle, je pravděpodobné, že některé biocidní determinantů rezistence a výhodné mutace vedoucí ke zvýšené biocid rezistence může být také zodpovědný za akvizici antibiotické rezistence v mikrobiální populace. Například, některé s mnohočetným lékové efluxní pumpy, které mají více než jeden substrát, který může být chemicky nesouvisející k sobě, může udělit současně rezistence na antibiotika a biocidy, když jsou nadměrně exprimován . Toto je známé jako křížový odpor. Kromě toho, dokonce i pro ty, biocidy, které nesdílejí cíle s antibiotiky, sníženou citlivost na antibiotika může být vzhledem k horizontální přenos různých determinantů rezistence (rezistence vůči antibiotikům determinanty a biocid determinantů rezistence), spojené spolu na společných genetických prvků, jako jsou plasmidy, bakteriofágy, integrons, nebo transpozony, které se mohou šířit do jiných kmenů, druhů nebo rodů . Toto je známé jako coresistance. Příkladem tohoto jevu jsou třídy 1 integrony, o nichž je známo, že obsahují širokou škálu genových kazet včetně určité kódovací rezistence na různá antibiotika a kvartérní amoniové sloučeniny. Existence environmentálních rezervoárů integronů třídy 1 je již nějakou dobu známa a Gen intI1 třídy 1 byl nedávno navržen jako biomarker selektivních tlaků vyvolaných antropogenním znečištěním . Mikroorganismy (včetně nepatogenních a nekulturních) přítomných v potravinách a prostředích souvisejících s potravinami mohou hrát důležitou roli v událostech coresistance. Ve skutečnosti jsou dobrými rezervoáry genů antimikrobiální rezistence (AMR) a mohou být zprostředkovateli šíření genů AMR v různých environmentálních ekosystémech, včetně potravinových ekosystémů .