Устойчивость бактерий к антибиотикам в сельском хозяйстве может быть связана с их способностью формировать защитные сообщества, известные как биопленки. Новое исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда и опубликованное в журнале «Аграрный вестник Урала», выявило конкретные гены, ответственные за этот процесс у болезнетворных микроорганизмов, поражающих крупный рогатый скот и свиней.
Бесконтрольное применение антибиотиков в ветеринарии приводит к потере чувствительности бактерий, которые вырабатывают механизмы обезвреживания препаратов. Особую проблему представляют биопленки — сложные сообщества микроорганизмов, покрытые защитной слизью, которые формируются на поверхностях оборудования, такого как доильные аппараты и поилки, способствуя постоянному распространению инфекций.
Ученые из Омского государственного аграрного университета имени П.А. Столыпина и Уральского федерального аграрного научно-исследовательского центра УрО РАН установили, какие генетические маркеры и свойства бактерий определяют формирование таких устойчивых биопленок.
В ходе работы исследовались бактерии кишечной палочки и стафилококка, вызывающие у животных воспаление молочных желез, кишечника и другие болезни. Образцы были собраны со слизистых крупного рогатого скота и свиней, а также с поверхностей оборудования в животноводческих хозяйствах.
Специалисты оценили скорость образования биопленок, их толщину и прочность, а также провели молекулярно-генетический анализ ключевых генов, связанных с образованием внеклеточного матрикса — «каркаса» биопленок. Для кишечной палочки изучались гены csgD, fliA и bcsA, а для стафилококка — icaD, fnbB и clfB. Параллельно проверялась чувствительность микроорганизмов к четырем популярным антибиотикам.
Результаты показали, что бактерии, имеющие указанные гены и активно синтезирующие внеклеточный матрикс, формируют более плотные и прочные биопленки и демонстрируют повышенную устойчивость к антибактериальным препаратам. Например, стафилококки, образующие толстые и прочные скопления, оказались на 37–53% менее чувствительны ко всем тестируемым антибиотикам.
«Полученные данные будут полезны для сотрудников ветеринарных служб и сельскохозяйственных предприятий, поскольку они позволят разрабатывать эффективные стратегии контроля инфекций, не поддающихся лечению с помощью существующих антибиотиков. Такой контроль поможет уменьшить риск распространения устойчивых бактерий среди животных и человека и повысить безопасность продуктов животного происхождения», — отметил участник проекта, кандидат ветеринарных наук Игорь Антоневский.
Проведенное исследование существенно расширяет понимание молекулярных и фенотипических механизмов, связывающих образование биопленок с развитием лекарственной устойчивости у бактерий, распространенных в животноводстве.
