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Metalli pesanti e resistenza agli antibiotici nei batteri avicoli

Questo studio esamina come i metalli pesanti influenzano la resistenza agli antibiotici nei batteri delle aziende avicole.

Amily Sarker

― 6 leggere min


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L'allevamento intensivo di pollame è diventato super efficiente nel soddisfare i bisogni degli animali e la crescente domanda di pollo in tutto il mondo. Tuttavia, questo alto livello di produzione può nuocere all'ambiente. I rifiuti delle aziende avicole possono contaminare il suolo, l'acqua e persino gli animali e gli esseri umani che vivono nelle vicinanze. Alcune sostanze nocive, come rame e zinco, provengono dai mangimi usati per aiutare i polli a crescere e rimanere in salute. Questi metalli possono accumularsi nei corpi dei polli e causare problemi come la Resistenza agli antibiotici nei batteri, che può influenzare sia gli animali che gli esseri umani.

Il Problema della Resistenza agli Antibiotici

La resistenza antimicrobica è diventata una sfida sanitaria significativa in tutto il mondo. Significa che alcuni batteri stanno diventando più forti e non rispondono più ai farmaci comuni usati per trattare le infezioni. Alcuni batteri sono ora resistenti a molti tipi di antibiotici, il che può portare a malattie gravi sia negli esseri umani che negli animali. Poiché Metalli pesanti come rame e zinco sono usati in agricoltura, creano una sfida per il trattamento delle infezioni perché contribuiscono alla diffusione della resistenza agli antibiotici.

Metalli Pesanti e Batteri

Studi recenti mostrano che c'è un legame tra metalli pesanti e l'aumento della resistenza agli antibiotici nei batteri. Questa connessione avviene perché la presenza di metalli pesanti nell'ambiente crea condizioni che permettono ai geni di resistenza di diffondersi tra i batteri. Alcuni batteri possono condividere questi geni di resistenza tra di loro, permettendo loro di sopravvivere anche quando vengono usati antibiotici. Ciò significa che le fattorie con contaminazione da metalli pesanti probabilmente avranno batteri più resistenti agli antibiotici.

Obiettivi della Ricerca

Questo studio si propone di indagare come i batteri nelle fattorie di pollame in Bangladesh resistano sia ai metalli pesanti che agli antibiotici. Si cercherà anche il materiale genetico che consente questa resistenza ed esplorerà come queste caratteristiche di resistenza vengano trasmesse tra i batteri.

Campionamento e Analisi

Lo studio si è svolto nell'arco di diversi mesi, coprendo diverse aree in Bangladesh conosciute per le loro grandi fattorie di pollame. I campioni sono stati raccolti dagli escrementi di pollame e dall'acqua vicino a queste fattorie per vedere quali tipi di batteri erano presenti e come rispondevano ai metalli pesanti.

Identificazione dei Batteri resistenti

Per identificare i batteri che potrebbero resistere a metalli pesanti come cadmio e cromo, sono state utilizzate piastre di agar nutritivo. I campioni sono stati testati per vedere quali batteri riuscivano a crescere nonostante la presenza di questi metalli. In questo modo, gli scienziati potevano vedere quanti batteri erano resistenti e potenzialmente dannosi.

Test biochimici

Dopo aver isolato i batteri, gli scienziati hanno effettuato test biochimici per scoprire quali tipi di batteri erano presenti. Hanno cercato caratteristiche specifiche nei batteri per identificarli con precisione. Questo passaggio è stato cruciale per capire quali tipi di batteri potrebbero essere coinvolti nella diffusione della resistenza.

Misurazione dei Livelli di Resistenza

Lo studio ha anche determinato quanto i batteri potessero tollerare i metalli pesanti. Questo è stato fatto trovando la concentrazione più bassa di ciascun metallo che avrebbe impedito la crescita dei batteri. Conoscere questi livelli aiuta a valutare quanto siano resistenti i batteri a metalli come cadmio e cromo.

Resistenza a Più Metalli

Oltre a essere testati per cadmio e cromo, gli scienziati hanno anche verificato se i batteri resistenti potessero tollerare altri metalli pesanti come nichel e piombo. Questo test è importante perché mostra se i batteri possono sopravvivere in ambienti fortemente inquinati da più metalli.

Test di Resistenza agli Antibiotici

I ricercatori hanno esaminato come i batteri resistenti ai metalli reagissero a vari antibiotici. Questo test aiuta a identificare quali antibiotici sono ancora efficaci contro questi batteri e quali hanno sviluppato resistenza. Comprendere i loro schemi di resistenza fornisce informazioni sui potenziali rischi che pongono sia per la salute animale che umana.

Analisi Genetica

Successivamente, gli scienziati hanno cercato specifici geni legati alla resistenza ai metalli pesanti, come i geni che conferiscono resistenza a cadmio e cromo. Hanno fatto questo tramite una tecnica chiamata PCR, che aiuta a identificare la presenza di questi geni nei batteri isolati. Rilevando questi geni, i ricercatori possono comprendere meglio come funziona la resistenza e come si diffonde.

Co-Occorrenza di Geni di Resistenza

Lo studio ha indagato se i batteri che sono resistenti ai metalli pesanti avessero anche geni di resistenza agli antibiotici. Questo aspetto è fondamentale perché mostra come l'esposizione ai metalli pesanti possa influenzare la capacità dei batteri di resistere ai farmaci. Lo studio ha trovato che i batteri con resistenza ai metalli pesanti avevano spesso anche geni che li rendevano resistenti agli antibiotici.

Ruolo degli Elementi Genetici Mobili

Gli elementi genetici mobili, che sono piccoli frammenti di DNA che possono muoversi tra i batteri, giocano un ruolo cruciale nella diffusione della resistenza. Questi elementi possono trasportare geni di resistenza, facilitando la condivisione di queste informazioni tra i batteri. La presenza di questi elementi nei batteri avicoli significa che la resistenza può diffondersi rapidamente nelle fattorie e oltre.

Fattori Ambientali

Le condizioni ambientali come temperatura e pH possono influenzare come i batteri crescono e resistono ai trattamenti. Lo studio ha misurato questi fattori nei campioni raccolti e ha trovato che erano entro limiti accettabili. Tuttavia, il livello di ossigeno disciolto era leggermente basso, il che potrebbe contribuire alla sopravvivenza e resistenza batterica.

Importanza dei Risultati

Questa ricerca mette in evidenza i livelli elevati di resistenza trovati nei batteri delle fattorie di pollame contro i metalli pesanti e gli antibiotici. I risultati indicano che molti batteri possono sopravvivere a livelli elevati di cadmio e cromo, sollevando preoccupazioni per il loro potenziale impatto sulla salute umana e animale. Inoltre, la scoperta di batteri multi-resistenti è allarmante, poiché questi batteri sono molto più difficili da trattare.

Implicazioni per la Salute Pubblica

L'elevata presenza di resistenza agli antibiotici e ai metalli pesanti nei batteri delle fattorie di pollame rappresenta una seria minaccia per la salute pubblica. I risultati suggeriscono che l'uso di metalli pesanti nell'allevamento di pollame potrebbe facilitare la diffusione della resistenza antimicrobica. Queste intuizioni sottolineano la necessità di migliori pratiche di gestione nell'allevamento di pollame e regolamenti più severi sull'uso di antibiotici e metalli pesanti.

Raccomandazioni

Per affrontare queste sfide, è essenziale che i decisori politici implementino regolamenti rigorosi riguardo all'uso di metalli pesanti e antibiotici nell'agricoltura. L'educazione e la formazione per gli agricoltori sui rischi associati alla contaminazione da metalli pesanti e all'uso di antibiotici possono aiutare a mitigare questi problemi. Incoraggiare pratiche che riducano l'uso di metalli pesanti nei mangimi per animali e garantire una corretta gestione dei rifiuti porterà vantaggi alla salute complessiva.

Conclusione

Lo studio rivela una connessione significativa tra resistenza ai metalli pesanti e resistenza agli antibiotici nei batteri trovati nelle fattorie di pollame. Comprendere queste relazioni è fondamentale per affrontare i rischi per la salute posti da questi batteri. Sono necessarie ulteriori ricerche per esplorare modi efficaci per contrastare questi problemi e proteggere la salute pubblica. Prendendo misure proattive, possiamo ridurre la diffusione della resistenza e garantire pratiche agricole più sicure per il futuro.

Fonte originale

Titolo: Heavy Metal and Antibiotic Co-resistance in Bacteria Isolated from Poultry Samples in Bangladesh: An Emerging Environmental Threat

Estratto: The excessive use of heavy metals and antibiotics as additives in livestock feed may significantly contribute to bacterial resistance in poultry environments by exerting selective pressure. This study aimed to comprehensively analyze bacterial isolates from poultry farms across Bangladesh, focusing on their resistance to heavy metals and antibiotics. Through microbial phenotypic screening, 23 cadmium-resistant and 28 chromium-resistant bacterial isolates were identified. The minimum inhibitory concentrations (MICs) for cadmium and chromium in metal-resistant bacterial isolates varied significantly, ranging from 200 g/ml to 1600 g/ml. All cadmium-resistant isolates were fully resistant to cefixime and ceftazidime, while chromium-resistant isolates showed 90% resistance to tetracycline. The cadmium resistance gene, such as czc, was detected in 26% (6/23) of cadmium-resistant isolates, and the chromium reductase gene chrR was detected in 18% (5/28) of chromium-resistant isolates. Among the chromium-reductase isolates, 40% (2/5) exhibited co-resistance and harbored the chrR gene, beta-lactam resistance genes (bla-TEM, bla-NDM), and the colistin resistance gene (mcr-2). A significant association (p = 0.026) was observed between the presence of the chrR gene and these antibiotic resistance genes. However, no co-resistance was found in cadmium-resistant isolates. Mobile genetic elements, specifically Class 1 integrons, were found in 33.33% (2/6) of the isolates carrying the cadmium resistance gene (czc) and in 100% (5/5) of the isolates containing the chromium reductase gene (chrR). These findings underscore poultry environments in Bangladesh as significant reservoirs for bacteria with dual resistance to heavy metals and antibiotics, emphasizing the need for further investigation into the genetic mechanisms driving microbial resistance and its implications for public health.

Autori: Amily Sarker

Ultimo aggiornamento: 2024-10-25 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.25.620196

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.25.620196.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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