Hoe wetenskaplikes regoor die wêreld al veg teen die volgende pandemie
Geskryf deur David W Graham en Peter Collignon
Riccardo Mayer / Shutterstock.com
As 'n tweejarige kind wat in Indië of Bangladesj in armoede leef, siek word van 'n algemene bakteriële infeksie, is daar meer as 50% die kans dat 'n antibiotiese behandeling sal misluk. Op een of ander manier het die kind 'n antibiotikumresistente infeksie opgedoen - selfs aan medisyne waaraan hulle nooit blootgestel is nie. Hoe?
Ongelukkig woon hierdie kind ook op 'n plek met beperkte skoon water en minder afvalbestuur, wat hulle gereeld in kontak bring met ontlasting. Dit beteken dat hulle gereeld blootgestel word aan miljoene weerstandige gene en bakterieë, insluitend potensieel onbehandelbare superbugs. Hierdie hartseer verhaal kom skokkend voor, veral op plekke waar besoedeling groot is en skoon water beperk is.
Vir baie jare het mense geglo dat antibiotiese weerstandigheid in bakterieë hoofsaaklik gedryf word deur die versigtige gebruik van antibiotika in kliniese en veeartsenykundige situasies. maar groeiende bewyse stel voor dat omgewingsfaktore van ewe groot of groter belang kan wees vir die verspreiding van weerstand teen antibiotikaveral in die ontwikkelende wêreld.
Hier konsentreer ons op antibiotika-weerstandige bakterieë, maar geneesmiddelweerstandigheid kom ook voor in soorte ander mikroörganismes - soos weerstandigheid teen patogene virusse, swamme en protosoë (genoem antimikrobiese weerstandigheid of AMR). Dit beteken dat ons vermoë om allerlei aansteeklike siektes te behandel, toenemend belemmer word deur weerstand, wat moontlik koronavirusse soos SARS-CoV-2 insluit, wat COVID-19 veroorsaak.
In die algemeen moet die gebruik van antibiotika, antivirale middels en antifungale middels duidelik verminder word, maar in die grootste deel van die wêreld is dit ook van kritieke belang om water, sanitasie en higiënepraktyk te verbeter - 'n praktyk wat bekend staan ​​as WASH. As ons oral skoner water en veiliger voedsel kan verseker, sal die verspreiding van antibiotika-weerstandige bakterieë oor die hele omgewing verminder word, insluitend binne en tussen mense en diere.
As onlangse aanbevelings oor AMR van die Voedsel- en Landbou-organisasie van die Verenigde Nasies (FAO), die Wêreldorganisasie vir Dieregesondheid (OIE) en die Wêreldgesondheidsorganisasie (WGO) stel voor dat David 'n bydrae gelewer het om die 'superbug-probleem' nie met meer omsigtige probleme opgelos te word nie antibiotika gebruik alleen. Dit vereis ook wêreldwye verbeterings in watergehalte, sanitasie en higiëne. Andersins kan die volgende pandemie erger wees as COVID-19.
Onbehandelde riool. Joa Souza / Shutterstock.com
Bakterieë onder spanning
Om die probleem van weerstand te verstaan, moet ons teruggaan na die basiese beginsels. Wat is antibiotiese weerstandigheid, en waarom ontwikkel dit?
Blootstelling aan antibiotika plaas bakterieë stres, en soos ander lewende organismes, verdedig hulle hulself. Bakterieë doen dit deur verdedigingsgenes te deel en te verkry, dikwels van ander bakterieë in hul omgewing. Dit stel hulle in staat om vinnig te verander en sodoende die vermoë te verkry om proteïene en ander molekules te vervaardig wat die effek van die antibiotika blokkeer.
dit geen-delingsproses is natuurlik en is 'n groot deel van wat evolusie dryf. Aangesien ons egter sterker en meer uiteenlopende antibiotika gebruik, het nuwe en kragtiger bakteriële verdedigingsopsies ontwikkel, wat sommige bakterieë weerstand teen byna alles gemaak het - die uiteindelike resultaat is onbehandelbare suikers.
Antibiotiese weerstand het bestaan vandat die lewe begin het, maar het onlangs versnel weens menslike gebruik. As u 'n antibiotikum inneem, maak dit 'n groot meerderheid van die teikenbakterieë dood op die plek van infeksie - en u kan dus beter word. Maar antibiotika maak nie al die bakterieë dood nie - sommige is van nature bestand; ander verkry weerstandsgene van hul mikrobiese bure, veral in ons spysverteringstelsels, keel en op ons vel. Dit beteken dat sommige weerstandbiedende bakterieë altyd oorleef en via die onvoldoende behandelde fekale materiaal na die omgewing kan oorgaan en weerstandbiedende bakterieë en gene verder versprei.
Die farmaseutiese industrie het aanvanklik op toenemende weerstand gereageer deur nuwe en sterker antibiotika te ontwikkel, maar bakterieë ontwikkel vinnig, waardeur selfs nuwe antibiotika vinnig hul effektiwiteit verloor. Gevolglik is die ontwikkeling van nuwe antibiotika amper gestaak omdat dit versamel beperkte wins. Intussen neem die weerstand teen bestaande antibiotika toe, wat veral plekke beïnvloed swak watergehalte en sanitasie.
Dit is omdat u in die ontwikkelde wêreld defekteer en u poo in die toilet afloop en uiteindelik in 'n riool afloop na 'n gemeenskapsafvalwaterbehandelingsaanleg. Alhoewel behandelingsaanlegte nie perfek is nie, verminder dit gewoonlik die weerstandsvlakke met meer as 99%, wat die weerstand wat in die omgewing vrygestel word, aansienlik verminder.
Moderne rioolsuiweringsaanlegte verwyder die meeste AMR-mikrobes. Maar hulle is tans nie bekostigbaar in groot dele van die wêreld nie. People Image Studio / Shutterstock.com
In teenstelling hiermee, oor 70% van die wêreld het geen gemeenskaplike afvalwaterbehandeling of selfs rioolwater nie; en die meeste fekale stowwe, wat weerstandige gene en bakterieë bevat, gaan direk in die oppervlak en die grondwater, dikwels via oop dreine.
Dit beteken dat mense wat op plekke sonder fekale afvalbestuur woon gereeld op baie maniere blootgestel word aan antibiotiese weerstandigheid. Blootstelling is selfs moontlik van mense wat nie antibiotika gebruik het nie, soos ons kind in Suid-Asië.
Versprei deur ontlasting
Antibiotiese weerstand is oral, maar dit is nie verbasend dat weerstand nie is die grootste op plekke met swak sanitasie omdat ander faktore as gebruik belangrik is. 'N Gefragmenteerde burgerlike infrastruktuur, politieke korrupsie en 'n gebrek aan gesentraliseerde gesondheidsorg speel byvoorbeeld ook sleutelrolle.
'N Mens kan sinies argumenteer dat' vreemde 'weerstand 'n plaaslike probleem is, maar die verspreiding van antibiotiese weerstandigheid ken geen grense nie - superbugs kan op een plek ontwikkel as gevolg van besoedeling, maar word dan wêreldwyd weens internasionale reis. Navorsers uit Denemarke het gene teen antibiotika-weerstandigheid in toilette met lang vliegtuie vergelyk en gevind groot verskille in weerstands vervoer tussen vlugpaaie, wat daarop dui dat weerstand kan versprei deur reis.
Die wêreld se huidige ervaring met die verspreiding van SARS-CoV-2 wys hoe vinnig aansteeklike middels met menslike reis kan beweeg. Die impak van die verhoging van antibiotiese weerstandigheid verskil nie. Daar is geen betroubare antivirale middels vir die behandeling met SARS-CoV-2 nie, wat die manier kan wees vir die siektes wat tans behandel kan word as ons toelaat dat weerstandigheid onaangeraak word.
As 'n voorbeeld van antibiotiese weerstandigheid, is die 'superbug'-geen, blaNDM-1, die eerste keer opgespoor Indië in 2007 (hoewel dit waarskynlik in ander streekslande teenwoordig was). Maar kort daarna is dit gevind in 'n hospitaalpasiënt in Swede en dan in Duitsland. Dit is uiteindelik in 2013 op Svalbard in die Hoë Arktiese gebied. In parallel, variante van hierdie geen plaaslik verskyn het, maar het ontwikkel soos dit beweeg. Soortgelyke evolusie het plaasgevind as die COVID-19-virus versprei het.
Met betrekking tot antibiotika-weerstandigheid, is mense nie die enigste "reisigers" wat weerstand kan bied nie. Natuurlewe, soos trekvoëls, kan ook weerstandbiedende bakterieë en gene verkry van besmette water of gronde en vlieg dan groot afstande met weerstand in hul ingewande van plekke met 'n swak watergehalte na plekke met 'n goeie watergehalte. Tydens reis ontlont hulle hul pad en plant potensieel weerstand byna oral. Die wêreldwye handel in voedsel vergemaklik ook die verspreiding van weerstand van land tot land en oor die hele wêreld.
Weerstandige mikrobes het vliegtuie nie nodig nie. Nick Fewings / Unsplash, EAT
Wat moeilik is, is dat die verspreiding deur weerstand deur reis dikwels onsigbaar is. In werklikheid het die dominante weë van internasionale verset versprei is grootliks onbekend omdat baie paaie oorvleuel, en die soorte en drywers van weerstand verskillende is.
Weerstandige bakterieë is nie die enigste aansteeklike middels wat deur kontaminasie van die omgewing versprei kan word nie. SARS-CoV-2 is gevind in ontlasting en inaktiewe virusrommel wat in rioolwater voorkom, maar alle bewyse dui daarop dat water is nie 'n groot roete nie van COVID-19 versprei - hoewel daar beperkte gegewens van plekke met swak sanitasie is.
Dus, elke geval verskil. Daar is egter algemene wortels vir verspreiding van siektes - besoedeling, swak watergehalte en onvoldoende higiëne. Die gebruik van minder antibiotika is van uiterste belang om weerstandigheid te verminder. Sonder om ook veiliger sanitasie en verbeterde waterkwaliteit op wêreldwye skale te bied, sal die weerstand egter steeds toeneem, wat moontlik die volgende pandemie kan skep. So 'n gekombineerde benadering is sentraal tot die nuwe WHO / FAO / OIE-aanbevelings oor AMR.
Ander soorte besoedeling en hospitaalafval
Industriële afval, hospitale, plase en landbou is ook moontlike bronne of dryfvere vir antibiotiese weerstand.
Ongeveer tien jaar gelede het een van ons (David) metaalbesoedeling in 'n Kubaanse rivier bestudeer en gevind die hoogste vlakke van weerstandige gene was naby 'n lekkende stortingsterrein met vaste afval en onder waar die farmaseutiese fabrieksafval die rivier binnegekom het. Die fabriek stel die weerstandsvlakke wat stroomaf is duidelik uit, maar dit was metale vanaf die stortingsterrein wat die sterkste gekorreleer het met die weerstandvlak in die rivier.
Daar is 'n logika hiervan, want giftige metale kan bakterieë stres, wat die bakterieë sterker maak, en dit terloops meer bestand teen enigiets maak, insluitend antibiotika. Ons het dieselfde ding gesien met metale in Chinese stortingsterreine waar die weerstandbiedingsvlakke in die stortingsterrein sterk dreineer met metale, nie met antibiotika nie.
In werklikheid kan besoedeling van bykans enige soort antibiotiese weerstandigheid bevorder, insluitend metale, biocides, plaagdoders en ander chemikalieë wat die omgewing binnedring. Baie besoedelende stowwe kan weerstandbiedendheid by bakterieë bevorder, dus die vermindering van besoedeling in die algemeen sal help om antibiotiese weerstandigheid te verminder - 'n voorbeeld daarvan is die vermindering van metaalbesoedeling.
Hospitale is ook belangrik; dit is beide reservoirs en broeikaste vir baie variëteite van antibiotiese weerstand, insluitend bekende resistente bakterieë soos Vancouveromycine-resistente Enterococcus (VRE) en Methicillin-weerstandige Staphylococcus aureus (MRSA). Alhoewel weerstandbiedende bakterieë nie noodwendig in hospitale verkry word nie (die meeste word uit die gemeenskap ingebring), kan weerstandige bakterieë in hospitale verryk word, want dit is waar mense baie siek is, in die nabye omgewing versorg word, en dikwels antibiotika as 'n laaste uitweg bied. Sulke toestande maak dit moontlik om die verspreiding van weerstandbiedende bakterieë makliker te maak, veral superbug-stamme weens die soorte antibiotika wat gebruik word.
Afvalwater wat deur hospitale vrygestel word, kan ook kommerwekkend wees. Onlangse data het getoon dat "tipiese" bakterieë in hospitaalriool vyf tot tien keer meer weerstandige gene per sel bevat as in gemeenskapsbronne, veral gene wat meer geredelik tussen bakterieë gedeel word. Dit is problematies omdat sulke bakterieë soms superbugstamme is, soos dié wat bestand is teen carbapenem antibiotika. Afval in die hospitaal is veral kommerwekkend op plekke sonder effektiewe behandeling van die gemeenskaplike afvalwater.
'N Ander kritieke bron van antibiotiese weerstand is landbou en akwakultuur. Geneesmiddels wat in veeartsenykundige sorg gebruik word, kan baie soortgelyk wees (soms identies) aan die antibiotika wat in menslike medisyne gebruik word. En so weerstandige bakterieë en gene word gevind in dieremis, gronde en dreineringswater. Dit is potensieel beduidend, aangesien diere produseer vier keer meer ontlasting as mense op wêreldwye skaal.
Pasop vir die koepatte. Annie Spratt / Unsplash, EAT
Afval van landboubedrywighede kan ook veral problematies wees omdat afvalbestuur gewoonlik minder gesofistikeerd is. Daarbenewens is landboubedrywighede dikwels op baie groot skale en is minder beperk as gevolg van groter blootstelling aan wild. Uiteindelik kan antibiotiese weerstandigheid van plaasdiere na boere na voedselwerkers versprei onlangse Europese studies, wat beteken dat dit op plaaslike skale belangrik kan wees.
Hierdie voorbeelde toon dat besoedeling in die algemeen die verspreiding van weerstand verhoog. Maar die voorbeelde wys ook dat dominante drywers sal verskil afhangende van waar u is. Op een plek kan die verspreiding van weerstand deur mense se besmette fekale water aangevuur word; terwyl dit in 'n ander industriële besoedeling of landboubedrywigheid kan wees. Dus is plaaslike toestande die sleutel tot die vermindering van die verspreiding van antibiotiese weerstand, en optimale oplossings sal van plek tot plek verskil - enkeloplossings pas nie by almal nie.
Plaaslike gedrewe nasionale aksieplanne is dus noodsaaklik - wat die nuutste is WGO / FAO / OIE-leiding beveel sterk aan. Op sommige plekke kan aksies op gesondheidsorgstelsels fokus; terwyl dit die bevordering van skoner water en veiliger voedsel op baie plekke ook van kritieke belang is.
Dit is duidelik dat ons 'n holistiese benadering moet gebruik (wat nou 'Een Gesondheid") Om die verspreiding van weerstand oor mense, diere en die omgewing te verminder. Maar hoe doen ons dit in 'n wêreld wat so ongelyk is? Dit word nou aanvaar dat skoon water 'n mensereg is wat in die VN se 2030 ingebed is Agenda vir volhoubare ontwikkeling. Maar hoe kan ons bekostigbare 'skoon water vir almal' bereik in 'n wêreld waar geopolitieke probleme die plaaslike behoeftes en werklikhede swaarder weeg?
Wêreldwye verbeterings in sanitasie en higiëne moet die wêreld bring nader aan die oplossing van die probleem van antibiotiese weerstandigheid. Maar sulke verbeterings moet eers die begin wees. Sodra wêreldwye verbeterde sanitasie en higiëne bestaan, sal ons afhanklikheid van antibiotika afneem as gevolg van meer billike toegang tot skoon water. In teorie sal skoon water, tesame met die verminderde gebruik van antibiotika, 'n afwaartse spiraal in weerstand veroorsaak.
Dit is nie onmoontlik nie. Ons weet van 'n dorp in Kenia waar hulle net hul watertoevoer op 'n klein heuwel opgeskuif het - eerder as naby hul latrines. Handwas met seep en water was ook verpligtend. 'N Jaar later was die gebruik van antibiotika in die dorp weglaatbaar omdat so min inwoners sleg was. Hierdie sukses is deels te danke aan die afgeleë ligging van die dorp en baie proaktiewe inwoners. Maar dit wys dat skoon water en verbeterde higiëne direk kan lei tot verminderde antibiotiese gebruik en weerstand.
Openbare toilette in Haryana, Indië. Rinku Dua / Shutterstock.com
Hierdie verhaal uit Kenia wys verder hoe eenvoudige aksies 'n kritieke eerste stap kan wees in die vermindering van wêreldwye weerstand. Maar sulke optrede moet oral en op verskeie vlakke gedoen word om die wêreldwye probleem op te los. Dit is nie gratis nie en vereis internasionale samewerking - insluitend gefokusde apolitieke beleid, beplanning en infrastruktuur en bestuurspraktyke.
Sommige goed bedoel groepe het probeer om met nuwe oplossings vorendag te kom, maar hierdie oplossings is dikwels te tegnologies. En westerse "buite-die-rak" -water- en afvalwatertegnologieë is selde optimaal vir gebruik in ontwikkelende lande. Dit is dikwels te ingewikkeld en duur, maar benodig ook onderhoud, onderdele, bedryfsvaardigheid en kulturele inkoop om volhoubaar te wees. Byvoorbeeld, dit is nie sinvol om 'n gevorderde afvalwaterbehandelingsaanleg vir geaktiveerde slyk op 'n plek te bou waar 90% van die bevolking nie rioolverbindings het nie.
Eenvoudig is meer volhoubaar. As 'n duidelike voorbeeld, moet ons oop ontlasting op 'n goedkoop en sosiaal aanvaarbare manier verminder. Dit is die beste onmiddellike oplossing in plekke met beperkte of ongebruikte sanitasie-infrastruktuur, soos landelike Indië. Innovasie is ongetwyfeld belangrik, maar dit moet aangepas word vir plaaslike realiteite om 'n kans te gee om in die toekoms volgehou te word.
Sterk leierskap en bestuur is ook van kritieke belang. Antibiotiese weerstand is baie laer op plekke met minder korrupsie en sterk bestuur. Weerstand is ook laer op plekke met groter uitgawes aan openbare gesondheid, wat impliseer dat maatskaplike beleid, gemeenskapsoptrede en plaaslike leierskap net so belangrik kan wees as tegniese infrastruktuur.
Waarom los ons nie die probleem op nie?
Alhoewel oplossings vir antibiotika-weerstandigheid bestaan, ontbreek 'n geïntegreerde samewerking tussen wetenskap en ingenieurswese, medisyne, sosiale aksie en bestuur. Alhoewel baie internasionale organisasies die omvang van die probleem erken, vind verenigde wêreldwye optrede nie vinnig genoeg plaas nie.
Daar is verskillende redes hiervoor. Navorsers in gesondheidsorg, wetenskappe en ingenieurswese is selde op dieselfde bladsy en kundiges verskil dikwels nie oor wat vooropgestel moet word om antibiotiese weerstandigheid te voorkom - dit vermeng leiding. Ongelukkig sensiveer baie navorsers van antibiotika-weerstandbieders hul resultate soms net deur slegs slegte nuus of oordrewe resultate te rapporteer.
Die wetenskap openbaar moontlike oorsake van antibiotiese weerstandigheid, wat toon dat geen enkele faktor die evolusie en verspreiding van weerstandigheid dryf nie. As sodanig is 'n strategie wat medisyne, omgewing, sanitasie en openbare gesondheid insluit, nodig om die beste oplossings te bied. Regerings regoor die wêreld moet in ooreenstemming optree om teikens vir sanitasie en higiëne te bereik in ooreenstemming met die VN se doelwitte vir volhoubare ontwikkeling.
Ryker lande moet met armer lande saamwerk. Maar aksies teen weerstand moet op plaaslike behoeftes en planne fokus, omdat elke land anders is. Ons moet onthou dat weerstand almal se probleem is en dat alle lande 'n rol speel in die oplossing van die probleem. Dit blyk uit die COVID-19-pandemie, waar sommige lande vertoon het prysenswaardige samewerking. Ryker lande moet belê om te help met die voorsiening van plaaslik geskikte afvalbestuursopsies vir armer lande - wat onderhou en volgehou kan word. Dit sou 'n onmiddellike impak hê as enige 'toilet van die toekoms' tegnologie.
En dit is belangrik om te onthou dat die wêreldwye antibiotika-weerstandigheidskrisis nie in isolasie bestaan ​​nie. Ander wêreldkrisisse oorvleuel weerstand; soos klimaatsverandering. As die klimaat in dele van die wêreld warmer en droër word met beperkte sanitasie-infrastruktuur, kan 'n groter weerstand teen antibiotika ontstaan ​​as gevolg van hoër blootstellingskonsentrasies. In teenstelling hiermee, as groter oorstromings op ander plekke voorkom, sal 'n groter risiko vir onbehandelde fekale en ander afvalstowwe oor die hele landskappe versprei word, wat blootstelling aan antibiotiese weerstandigheid op 'n onbeperkte manier verhoog.
Antibiotiese weerstand sal ook 'n invloed hê op die stryd teen COVID-19. As voorbeeld is sekondêre bakteriële infeksies algemeen by ernstige siek pasiënte met COVID-19, veral as hulle opgeneem word in 'n ICU. Dus, as sulke patogene bestand is teen kritieke antibiotiese terapieë, sal dit nie werk nie en dit kan tot gevolg hê in hoër sterftesyfers.
Ongeag die konteks, moet verbeterde water, sanitasie en higiëne die ruggraat wees wat die verspreiding van AMR voortspruit, insluitend antibiotiese weerstandigheid, om die volgende pandemie te vermy. Sommige vordering word gemaak met betrekking tot wêreldwye samewerking, maar die pogings is steeds te gefragmenteer. Sommige lande maak vordering, terwyl ander nie.
Weerstand moet gesien word in 'n soortgelyke lig as ander wêreldwye uitdagings - iets wat die menslike bestaan ​​en die planeet bedreig. Soos met die aanpak van klimaatsverandering, die beskerming van biodiversiteit of COVID-19, is wêreldwye samewerking nodig om die evolusie en verspreiding van weerstand te verminder. Skoner water en verbeterde higiëne is die sleutel. As ons nie nou saamwerk nie, sal ons almal in die toekoms 'n nog groter prys betaal.
David W Graham, professor in ekostelselsingenieurswese, Newcastle Universiteit en Peter Collignon, professor in aansteeklike siektes en mikrobiologie, Australiese Nasionale Universiteit
Jy is hier: Tuis > Lewe > Wetenskap en Tegnologie > Hoe wetenskaplikes regoor die wêreld al veg teen die volgende pandemie