Мікропластик створює супербактерії, стійкі до антибіотиків

Мікропластик — крихітні фрагменти пластикових відходів — присутній повсюди. Він потрапив у харчові ланцюги, накопичився в океанах, дрейфує у хмарах, осідає на гірських вершинах і навіть проникає в людське тіло з тривожною швидкістю. Науковці терміново працюють над розумінням прихованих наслідків цього широкомасштабного забруднення.

Одне з несподіваних і тривожних відкриттів: мікропластик може сприяти стійкості до антибіотиків.

Дослідники з Бостонського університету виявили, що бактерії, які контактують з мікропластиком, стають стійкими до кількох антибіотиків, які зазвичай використовуються для лікування інфекцій. Це викликає особливе занепокоєння щодо людей, які проживають у перенаселених, малозабезпечених районах, таких як табори біженців, де накопичуються пластикові відходи і бактеріальні інфекції поширюються легше. Дослідження, опубліковане 11 березня в журналі «Applied and Environmental Microbiology», підкреслює зростаючий ризик для громадського здоров'я.

«Той факт, що мікропластик присутній повсюди навколо нас, і ще більше в бідних місцях, де санітарія може бути обмеженою, є вражаючою частиною цього спостереження», — говорить Мухаммад Заман, професор біомедичної інженерії Інженерного коледжу Бостонського університету, який вивчає стійкість до протимікробних препаратів та здоров'я біженців і мігрантів. «Безумовно, існує занепокоєння, що це може становити вищий ризик у неблагополучних громадах, і лише підкреслює необхідність більшої пильності та глибшого розуміння взаємодій [мікропластику та бактерій]».

За оцінками, щороку відбувається близько 4,95 мільйона смертей, пов'язаних з інфекціями, стійкими до протимікробних препаратів. Бактерії стають стійкими до антибіотиків з багатьох різних причин, включаючи неправильне використання та надмірне призначення ліків, але величезним фактором, який підживлює стійкість, є мікросередовище — безпосереднє оточення мікроба — де бактерії та віруси розмножуються. У лабораторії Замана в Бостонському університеті дослідники ретельно перевірили, як поширена бактерія Escherichia coli (E. coli) реагувала на перебування в закритому середовищі з мікропластиком.

«Пластик надає поверхню, до якої бактерії прикріплюються і колонізують», — каже Нейла Гросс, кандидатка наук з матеріалознавства та інженерії Бостонського університету і головна авторка дослідження. Після прикріплення до будь-якої поверхні бактерії створюють біоплівку — липку субстанцію, яка діє як щит, захищаючи бактерії від загроз і надійно утримуючи їх на місці. Незважаючи на те, що бактерії можуть формувати біоплівки на будь-якій поверхні, Гросс помітила, що мікропластик настільки посилював бактеріальні біоплівки, що коли до суміші додавали антибіотики, ліки не могли проникнути крізь щит.

«Ми виявили, що біоплівки на мікропластику, порівняно з іншими поверхнями, такими як скло, є набагато міцнішими і товщими, як будинок з тонною ізоляції», — говорить Гросс. «Було вражаюче це бачити». Рівень стійкості до антибіотиків на мікропластику був настільки високим порівняно з іншими матеріалами, що вона провела експерименти багато разів, тестуючи різні комбінації антибіотиків і типів пластикових матеріалів. Кожного разу результати залишалися послідовними.

«Ми демонструємо, що наявність пластику робить набагато більше, ніж просто надання поверхні для прикріплення бактерій — вони фактично призводять до розвитку стійких організмів», — говорить Заман. Він керує Центром примусового переміщення Бостонського університету, місія якого — покращити життя переміщених людей у всьому світі. Попередні дослідження показали, що біженці, шукачі притулку та примусово переміщені групи населення мають підвищений ризик зараження інфекціями, стійкими до ліків, через проживання в переповнених таборах і підвищені бар'єри для отримання медичної допомоги.

«Історично люди пов'язували стійкість до антибіотиків з поведінкою пацієнтів, наприклад, коли вони не приймають антибіотики за призначенням. Але людина нічого не зробила, щоб бути змушеною жити в певному середовищі, і факт у тому, що вони піддаються вищому впливу стійких інфекцій», — говорить Заман. Саме тому, за його словами, не можна ігнорувати екологічні та соціальні причини виникнення супербактерій, стійких до ліків. Станом на 2024 рік у світі налічується близько 122 мільйонів переміщених осіб. За словами Замана, поширеність мікропластику може додавати ще один елемент ризику до вже недофінансованих і недостатньо вивчених систем охорони здоров'я, які обслуговують біженців.

Гросс і Заман стверджують, що наступним кроком у їхньому дослідженні є з'ясування, чи переносяться їхні лабораторні відкриття у зовнішній світ. Вони сподіваються розпочати дослідження з партнерами за кордоном, щоб спостерігати за таборами біженців на предмет бактерій і вірусів, стійких до антибіотиків, пов'язаних з мікропластиком. Вони також прагнуть з'ясувати точні механізми, які дозволяють бактеріям так міцно триматися на пластику.

«Пластики дуже пристосовувані», — говорить Гросс, і їхній молекулярний склад може допомогти бактеріям процвітати — але незрозуміло, як це відбувається. Одна з теорій, за її словами, полягає в тому, що пластики відштовхують воду та інші рідини, що дозволяє бактеріям легко прикріплюватися. Але з часом пластик починає вбирати вологу. Це означає, що мікропластик може поглинати антибіотики до того, як вони досягнуть цільових бактерій. Вони також виявили, що навіть коли мікропластик було видалено з рівняння, бактерії, які колись на ньому жили, зберігали здатність формувати міцніші біоплівки.

«Занадто часто ці проблеми розглядаються з точки зору політики, міжнародних відносин чи імміграції, і все це важливо, але історія, яка часто відсутня, — це фундаментальна наука», — говорить Заман. «Ми сподіваємося, що ця стаття змусить більше науковців, інженерів та дослідників задуматися над цими питаннями».