2.4.3.1 Biocidernas roll vid förvärv och spridning av AMR
biocider, som kan definieras som verksamma ämnen och preparat som innehåller en eller flera aktiva föreningar avsedda att inaktivera eller utöva en kontrollerande effekt på skadliga mikroorganismer, används i stor utsträckning för att upprätthålla de hygiennivåer som krävs på gårdar, slakterier och livsmedelsförädlingslokaler . På gårdar används de för rengöring och desinfektion av områden som är förknippade med boskap, inklusive gårdsbyggnader, sängkläder, utrustning, bagagebad och transportfordon, bland andra. Dessutom används en rad biocider vanligtvis i slakterier och livsmedelsproduktions-och bearbetningsområden för desinfektion av utrustning och ytor för att kontrollera kolonisering av potentiellt farliga 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 används i allmänhet på gårdar, slakterier och livsmedelsindustrier i koncentrationer långt över de minimala hämmande koncentrationerna (MIC) för alla större målmikroorganismer och bör därför kunna garantera mikrobiell inaktivering och undvika utveckling av biocidresistens. Emellertid förekommer suboptimala biocidkoncentrationer i utvalda nischer (t.ex. under föremål eller i sprickor och sprickor och andra hamnar) eller som en följd av felaktig användning. Förekomst av organiskt material (känt för att inaktivera vissa biocider såsom klorerade föreningar) kan minska deras effektivitet, medan felaktig formulering, olämplig lagring av formuleringar och otillräcklig fördelning av föreningen på ytor och utrustning kan leda till en minskning av aktiv biocidkoncentration på vissa platser i lokaler . Nischer med låga biocidkoncentrationer kan också uppstå genom sköljning av ofta rengjorda och desinficerade områden eller genom biocidapplikation på våta ytor, med en följd av utspädning av föreningen till koncentrationer som kan vara subletala för mikroorganismer. Dessutom kan avloppsledningar ge permanent kontakt med mikroorganismer med låga koncentrationer av biocider. Till exempel har subletala koncentrationer av representativa kvartära ammoniumföreningar såsom dialkyldimetylammoniumföreningar och bensalkoniumklorider identifierats i flodsediment (26 och 1.5 ppm, respektive) och avloppsvatten från sjukhus (1,5-4 ppm) . Detsamma gäller sannolikt för avloppsvatten från gårdar, slakterier och livsmedelsförädlingsanläggningar. Därför utsätts mikrobiella samhällen som koloniserar miljöer inom gårdar, slakterier och livsmedelsproduktionsanläggningar (inklusive livsmedelskontaktmiljöer) återkommande för subinhibitoriska biocidkoncentrationer, vilket kan påverka mikrobiell ekologi och livsmedelssäkerhet.
urval av biocidresistenta mikroorganismer genom exponering för suboptimala biocidkoncentrationer beskrevs för vissa biocidföreningar och mikrobiella arter (t. ex .li. monocytogenes-kvartära ammoniumföreningar, natriumhypoklorit; Salmonella Typhimurium—triclosan; E. coli—trinatriumfosfat, natriumnitrit, natriumhypoklorid). Resistens mot biocider utgör ett potentiellt stort folkhälsoproblem eftersom det kan bidra till ökad persistens av patogena och förstörande mikroorganismer i livsmedelskedjan. Bakteriell persistens, som kan definieras som överlevnad under längre perioder på en viss plats, är ett stort problem för livsmedelsindustrin eftersom det kan leda till upprepad förorening av mat med förstörelse eller patogena mikroorganismer, vilket allvarligt påverkar konsumenternas hälsa och orsakar stora ekonomiska förluster för livsmedelsföretag. Ett bra exempel på samband mellan uthållighet och biocidresistens är fallet med li. monocytogenes 6179 stam. Listeria monocytogenes 6179 är en serotyp 1/2a-stam, isolerad vid Teagasc Food Research Center (Irland) från särskilda miljöer vid en ostbearbetningsanläggning upprepade gånger under en period av 12 år . Sekvenseringen av Li. monocytogenes 6179-genomet möjliggjorde identifiering av en ny transposon, Tn6188, som omfattade tre på varandra följande transposasgener (tnpABC), en qacH-gen som kodar för en liten multidrug resistance protein family (SMR) – transportör som ansvarar för export av kvartära ammoniumföreningar och en förmodad tetr-familj transkriptionsregulator uppströms transportören . Undersökningar visade också att exponering för bensalkoniumklorid (BAC) orsakade en ökning av qacH-uttryck och att en Qach-deletionsmutantstam hade lägre Bac-tolerans än vildtypsstammen. Nyligen genomförda studier som också genomförts i Irland har identifierat olika ihållande stammar som inte kan skiljas från Li. monocytogenes 6179 genom pulserad fältgelelektroforesanalys som isolerades återkommande från miljöer och mat från fem olika skaldjursindustrier under 2013 och 2014. Alla dessa stammar hyste tn6188 transposon och hade signifikant högre MIC mot BAC än andra stammar isolerade under samma tidsram och saknade tn6188 transposon . Bakteriella isolat som dessa, som bär biocidresistensfaktorer, kvarstår i industriella miljöer under långa perioder och är en sannolik källa till livsmedelsföroreningar.
misstanken att exponering för suboptimala koncentrationer av biocider kan välja för ökad resistens mot kliniskt relevanta antibiotika har också nyligen uppstått. Några studier utförda under det senaste decenniet som jämförde biocid och antibiotikaresistens hos samlingar av stammar från stora livsmedelsburna patogener avslöjade en korrelation mellan resistens mot båda agenterna . Tyvärr begränsade de små datamängderna som användes och bristen på lämpliga statistiska analyser resultaten av dessa studier. På senare tid, Coelho et al. genomförde en elegant studie med hjälp av maskininlärningsmetoder för att analysera antibiotika och biocidkänslighet för den största samlingen av isolat som hittills testats för detta ändamål (1632 isolat), i detta fall från 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. rapporterade att seriell odling av två E. coli-stammar i närvaro av subinhibitoriska koncentrationer av BAC resulterade i en ökad resistens mot olika antibiotika (ampicillin, penicillin G, norfloxacin, nalidixinsyra, kanamycin, gentamicin, kloramfenikol, tetracyklin och erytromycin), med MIC–värden 1,5-20 gånger högre än de som observerats för kontrollkulturer. Randall et al. beskrev att exponering för ett aldehydbaserat desinfektionsmedel gav upphov till S. Typhimurium mutanter med minskad känslighet för ciprofloxacin i olika bakteriestammar. Karatzas et al. , efter förlängd behandling av S. Typhimurium med tre allmänt använda jordbruksdesinfektionsmedel (en blandning av oxiderande föreningar; ett kvartärt ammoniumdesinfektionsmedel innehållande formaldehyd och glutaraldehyd; och en biocid bestående av organiska syror och ytaktiva ämnen), erhöll en stabil individuell variant från varje behandling som uppvisade minskad mottaglighet för en rad antibiotika (ciprofloxacin, kloramfenikol, tetracyklin och ampicillin). Whitehead et al. isolerade två mutanter av S. Typhimurium efter en enda exponering för användningskoncentrationer av två biocider (en blandning av aldehyder och kvartära ammoniumföreningar och en halogenerad tertiär aminförening) som hade en bred minskad känslighet för nalidixinsyra, kloramfenikol, tetracyklin och ciprofloxacin. Webber et al. visade att fyra olika biocider (en blandning av aldehyder och kvartära ammoniumföreningar, en kvartär ammoniumförening, en oxidativ förening och en halogenerad tertiär aminförening) valde S. Typhimurium multidrugsresistenta mutanter med minskad antibiotikaresistens.
det är inte helt känt hur exponering för biocidföreningar väljer för ökad resistens mot antibiotika, men två mekanismer postuleras, korsresistens och coresistance. Eftersom vissa biocider och antibiotika delar samma cellulära mål är det troligt att vissa biocidresistensfaktorer och fördelaktiga mutationer som leder till ökad biocidresistens också kan vara ansvariga för förvärvet av antibiotikaresistens i mikrobiella populationer. Till exempel kan vissa multidrugsutflödespumpar, som har mer än ett substrat som kan vara kemiskt orelaterade med varandra, ge samtidig resistens mot antibiotika och biocider när de är överuttryckta . Detta kallas korsresistens. Dessutom, även för de biocider som inte delar ett mål med antibiotika, kan minskad mottaglighet för antibiotika bero på horisontell överföring av olika resistensbestämningsfaktorer (antibiotikaresistensbestämningsfaktorer och biocidresistensbestämningsfaktorer) associerade tillsammans på vanliga genetiska element som plasmider, fager, integroner eller transposoner, som kan spridas till andra stammar, arter eller släkten . Detta kallas coresistance. Ett exempel på detta fenomen är klass 1-integroner, som är kända för att innehålla ett brett spektrum av genkassetter inklusive viss kodningsresistens mot olika antibiotika och kvartära ammoniumföreningar. Faktum är att förekomsten av miljöreservoarer av klass 1-integroner har varit känd under en tid och klass 1-integron-integrasgenen intI1 har nyligen föreslagits som en biomarkör för selektiva tryck som införts av antropogen förorening . Mikroorganismer (inklusive nonpathogenic och unculturable) närvarande på mat och mat-släkta miljöer kan leka en viktig roll i coresistancehändelserna. De är faktiskt bra reservoarer av AMR-gener (antimikrobiell resistens) och kan vara underlättare för AMR-genspridning i olika miljöekosystem, inklusive livsmedelsekosystem .