Mlečnokislinske bakterije (LAB) in bifidobakterije so lahko rezervoarji protimikrobne odpornosti, vendar tveganje, ki ga predstavljajo sevi, namerno vneseni v agroživilsko verigo, še ni temeljito proučeno. Cilj raziskave je bil oceniti, ali probiotiki, starterske in zaščitne kulture in krmni dodatki predstavljajo tveganje za zdravje ljudi zaradi morebitne prisotnosti prenosljivih genov za odpornost proti antibiotikom. Razen komercialnih sevov mlečnokislinskih bakterij in bifidobakterij smo vključili tudi izolate iz materinega mleka, iz kolostruma, iz humane črevesne sluznice, iz humanega blata in iz fermentiranih živil. Podatki o fenotipski občutljivosti 474 sevov so pokazali, da je bila protimikrobna odpornost pogostejša pri črevesnih izolatih kot pri komercialnih sevih (Slika 1). Geni za protimikrobno odpornost (ARG) in mobilni genetski elementi (MGE) so bili v zaporedjih celotnih genomov 1114 sevov najdeni z uporabo primerjalne genomike. Intrinzičnih ARG je bilo veliko v enterokokih, bifidobakterijah in laktokokih, vendar jih zaradi odsotnosti MGE ne smatramo za tvegane. Rezultati so pokazali, da je 13,8 % komercialnih sevov vsebovalo pridobljene ARG, najpogosteje tiste za tetraciklin. 75,5 % pridobljenih ARG smo povezali z znanimi ali novimi MGE, njihov potencial za prenos pa ocenili na podlagi pregleda metagenomskih sekvenc, ki so na razpolago v javnih zbirkah. Potrdili smo, da je bilo v komercialnih sevih manj ARG in MGE, pa tudi niso bili tako raznoliki kot tisti, najdeni v humanih črevesnih izolatih ali v izolatih iz materinega mleka, kar kaže na to, da sevi, namerno vneseni v agroživilsko verigo, ne predstavljajo večjega tveganja. Kljub temu pa je smiselno posvetiti več pozornosti posameznim probiotičnim sevom, ki vsebuje elemente, za katere je bilo dokazano, da imajo velik potencial za prenos v črevesno mikrobioto.
In silico analize celih genomov (prisotnost genov za odpornost proti antibiotikom, mobilnih genskih elementov in mutacij), bioinformacijske analize pangenomov in jedrnih genomov ter analize metagenomskih podatkov je v večji meri opravila takratna mlada raziskovalka Vita Rozman, s pomočjo doc. dr. Tomaža Accetto. Asist. dr. Majda Golob in izr. prof. dr. Irena Zdovc z Veterinarske fakultete so bili vključeni predvsem pri fenotipskem ugotavljanju odpornosti proti antibiotikom. Asist. dr. Petra Mohar Lorbeg in doc. dr. Primož Treven sta sodelovala pri pridobivanju in preiskovanju vzorcev in izolatov, pri fenotipski karakterizaciji in pri pisanju prispevka. Znan. svet. dr. Bojana Bogovič Matijašić, vodja projekta J4-1769 in programa, je usmerjala raziskavo in vodila mlado raziskovalko Vito Rozman kot mentorica pri doktoratu ter sodelovala pri pisanju članka P4-0097.
Rezultati raziskave, predstavljeni v članku, pomembno prispevajo k učinkovitejšemu odkrivanju ter boljšemu ocenjevanju tveganja za prenos odpornosti proti antibiotikom vzdolž živilske verige, povezanega z uporabo bakterijskih sevov, namenoma vnešenih v prehransko verigo.
Raziskava je potekala v okviru ARRS projekta J4-1769 Rezistomi probiotičnih in starterskih kultur kot potencialni dejavnik tveganja za širjenje odpornosti proti antibiotikom, programa P4-0097 Prehrana in mikrobna ekologija prebavil in doktorskega usposabljanja mlade raziskovalke Vite Rozman, ki je končala doktorski študij Bioznanosti na Biotehniški fakulteti Univerze v Ljubljani.
Slika 1 - Pridobljeni geni za odpornost proti antibiotikom (ARG) pri mlečnokislinskih bakterijah in bifidobakterijah različnega izvora. (A) Vennov diagram, ki prikazuje pridobljene ARG v štirih skupinah bakterij. (B) Delež sevov s pridobljenimi ARG. Statistika: test razmerja verjetnosti, Fisherjev natančen verjetnostni test; p < 0,05; črna zvezdica, statistično pomembna razlika v primerjavi s skupino iz človeške črevesne sluznice ali blata (HI); siva zvezdica, statistično značilna razlika v primerjavi s skupino iz materinega mleka ali kolostruma (HM). (C) Srednje število (± standardna napaka) pridobljenih ARG. Statistika: rang analiza variance (Kruskall-Wallis), večkratne primerjave po parih z uporabo Dunnovega testa z Bonferronijevo prilagoditvijo; p < 0,05; *, statistično pomembna razlika. (D) Prevalenca beljakovinskih družin pridobljenih ARG. (E) Prevalenca sevov glede na število protimikrobnih razredov, proti katerim pridobljeni ARG dajejo odpornost. NS, izolati naravne mikrobiote iz fermentiranih proizvodov (nestarterski sevi); SPPF, sevi, namerno vneseni v agroživilsko verigo s starterskimi, zaščitnimi in probiotičnimi kulturami ter krmnimi dodatki; AAC(6')-APH(2''), aminoglikozid acetiltransferaza/fosfotransferaza; ABC-F, poddružina ABC-F kasetnih proteinov, ki vežejo ATP; ANT, aminoglikozidna nukleotidiltransferaza; APH, aminoglikozid fosfotransferaza; Arr, rifampin ADP-riboziltransferaza; BLA, β-laktamaza; CAT, kloramfenikol acetiltransferaza; DFR, dihidrofolat reduktaza; Erm, Erm 23S rRNA metiltransferaza; FOS, fosfomicin tiol transferaza; LNU, linkozamid nukleotidiltransferaza; MATE, iztočna črpalka za iztiskanje več zdravil in strupenih spojin; MFS, glavna pospeševalna superdružinska iztočna črpalka; SAT, streptotricin acetiltransferaza; TRRPP, na tetracikline odporen ribosomski zaščitni protein; Van, skupina genov za odpornost na glikopeptide; DDV, streptogramin acetiltransferaza.
Vir:
ROZMAN, Vita, MOHAR LORBEG, Petra, TREVEN, Primož, ACCETTO, Tomaž, GOLOB, Majda, ZDOVC, Irena, BOGOVIČ MATIJAŠIĆ, Bojana. Lactic acid bacteria and bifidobacteria deliberately introduced into the agro-food chain do not significantly increase the antimicrobial resistance gene pool. Gut microbes. 2022, no. 1, art. 2127438, str. 1-17, ilustr. ISSN 1949-0984. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2022.2127438, DOI: 10.1080/19490976.2022.2127438. [COBISS.SI-ID 123511555]
Financiranje:
ARRS [J4-1769, P4-0097, financiranje mlade raziskovalke Vite Rozman 6316-1/2017-273, 603-1/2017-13]