Riccardo Mayer / Shutterstock.com

Hvis et to år gammelt barn som lever i fattigdom i India eller Bangladesh blir syk av en vanlig bakterieinfeksjon, er det det mer enn 50% sjanse for at en antibiotikabehandling vil mislykkes. På en eller annen måte har barnet fått en antibiotikaresistent infeksjon - også til medisiner som de kanskje aldri har blitt utsatt for. Hvordan?

Dessverre bor dette barnet også på et sted med begrenset rent vann og mindre avfallshåndtering, noe som bringer dem i hyppig kontakt med avføringsstoff. Dette betyr at de regelmessig blir utsatt for millioner av resistente gener og bakterier, inkludert potensielt ubehandelige superbugs. Denne triste historien er sjokkerende vanlig, spesielt på steder der forurensning er utbredt og rent vann er begrenset.

I mange år trodde folk antibiotikaresistens i bakterier først og fremst ble drevet av uforsiktig bruk av antibiotika i kliniske og veterinære omgivelser. Men voksende bevis antyder at miljøfaktorer kan ha lik eller større betydning for spredningen av antibiotikaresistens, spesielt i utviklingsland.

Her fokuserer vi på antibiotikaresistente bakterier, men medikamentresistens forekommer også i typer andre mikroorganismer - for eksempel resistens i patogene virus, sopp og protozoer (kalt antimikrobiell resistens eller AMR). Dette betyr at vår evne til å behandle alle slags smittsomme sykdommer i økende grad blir hemmet av motstand, potensielt inkludert koronavirus som SARS-CoV-2, som forårsaker COVID-19.

Totalt sett må bruken av antibiotika, antivirale midler og soppdrepende midler helt klart reduseres, men i det meste av verden er også kritisk viktig forbedring av vann, sanitet og hygienepraksis - en praksis kjent som WASH. Hvis vi kan sikre renere vann og tryggere mat overalt, vil spredningen av antibiotikaresistente bakterier reduseres over miljøet, inkludert i og mellom mennesker og dyr.

As nylige anbefalinger om AMR fra FNs mat- og jordbruksorganisasjon (FAO), Verdensorganisasjonen for dyrehelse (OIE) og Verdens helseorganisasjon (WHO) foreslår at David bidro til at "superbug-problemet" ikke vil bli løst av mer forsvarlig antibiotikabruk alene. Det krever også globale forbedringer i vannkvalitet, sanitet og hygiene. Ellers kan neste pandemi være verre enn COVID-19.

Ubehandlet kloakk. Joa Souza / Shutterstock.com

Bakterier under stress

For å forstå motstandsproblemet, må vi gå tilbake til det grunnleggende. Hva er antibiotikaresistens, og hvorfor utvikler det seg?

Eksponering for antibiotika legger belastning på bakterier, og i likhet med andre levende organismer forsvarer de seg. Bakterier gjør dette ved å dele og skaffe forsvarsgener, ofte fra andre bakterier i miljøet. Dette gjør at de raskt kan endre seg, og raskt få muligheten til å lage proteiner og andre molekyler som blokkerer antibiotikaets effekt.

Dette gendelingsprosess er naturlig og er en stor del av det som driver evolusjonen. Imidlertid, mens vi bruker stadig sterkere og mer mangfoldig antibiotika, har nye og kraftigere bakterielle forsvarsalternativer utviklet seg, noe som gjør noen bakterier resistente mot nesten alt - det endelige resultatet er ubehandelige superbugs. 

Antibiotikaresistens har eksistert siden livet begynte, men har nylig akselerert på grunn av menneskelig bruk. Når du tar et antibiotikum, dreper det et stort flertall av målbakteriene på infeksjonsstedet - og dermed blir du bedre. Men antibiotika dreper ikke alle bakteriene - noen er naturlig resistente; andre skaffer seg resistensgener fra sine mikrobielle naboer, spesielt i fordøyelsessystemene, halsen og på huden vår. Dette betyr at noen resistente bakterier alltid overlever, og kan passere til miljøet via utilstrekkelig behandlet avføringsstoff, og spre resistente bakterier og gener bredere.

Farmasøytisk industri reagerte opprinnelig på økende resistens ved å utvikle nye og sterkere antibiotika, men bakterier utvikler seg raskt, noe som gjør at enda nye antibiotika mister effektiviteten raskt. Som et resultat har ny antibiotikautvikling nesten stoppet fordi den gir begrenset fortjeneste. I mellomtiden fortsetter resistensen mot eksisterende antibiotika å øke, noe som spesielt påvirker steder med dårlig vannkvalitet og sanitær.

Dette skyldes at i den utviklede verden defecerer du og pooen din går ned på toalettet, og til slutt flyter ned i en kloakk til et samfunnsanlegg for renseanlegg. Selv om renseanlegg ikke er perfekte, reduserer de vanligvis motstandsnivåene med godt over 99%, noe som reduserer motstanden som frigis til miljøet betydelig.

Moderne renseanlegg fjerner de fleste AMR-mikrober. Men de er for tiden ikke rimelige i store deler av verden. People Image Studio / Shutterstock.com

I kontrast, over 70% av verden har ingen samfunnsrensing eller kloakk; og mest avføring, som inneholder resistente gener og bakterier, går direkte i overflate- og grunnvann, ofte via åpne avløp.

Dette betyr at mennesker som bor på steder uten fekal avfallshåndtering regelmessig blir utsatt for antibiotikaresistens på mange måter. Eksponering er til og med mulig for mennesker som kanskje ikke har tatt antibiotika, som vårt barn i Sør-Asia.

Spre seg gjennom avføring

Antibiotikaresistens er overalt, men det er ikke overraskende at motstanden er størst på steder med dårlig sanitet fordi andre faktorer enn bruk er viktige. For eksempel spiller også en fragmentert sivil infrastruktur, politisk korrupsjon og mangel på sentralisert helsevern sentrale roller.

Man kan kynisk hevde at "utenlandsk" motstand er et lokalt spørsmål, men antibiotikaresistensspredning kjenner ingen grenser - superbugs kan utvikle seg på ett sted på grunn av forurensning, men blir deretter globale på grunn av internasjonale reiser. Forskere fra Danmark sammenlignet antibiotikaresistensgener i langdistansetoaletter og funnet store forskjeller i motstandsvogn blant flystier, noe som antyder at motstand kan hoppe-spredd ved reise.

Verdens nåværende erfaring med spredning av SARS-CoV-2 viser hvor raskt smittestoffer kan bevege seg med menneskelige reiser. Effekten av økende antibiotikaresistens er ikke annerledes. Det er ingen pålitelige antivirale midler for SARS-CoV-2-behandling, noe som er slik ting kan bli for behandlinger som for øyeblikket kan behandles hvis vi lar motstanden fortsette å ikke sjekkes.

Som et eksempel på antibiotikaresistens ble "superbug"-genet, blaNDM-1, først påvist i India i 2007 (selv om den sannsynligvis var til stede i andre regionale land). Men kort tid etter ble den funnet i et sykehuspasient i Sverige og deretter i Tyskland. Det ble til slutt oppdaget i 2013 på Svalbard i det høye arktiske. Parallelt, varianter av dette genet dukket opp lokalt, men har utviklet seg når de beveger seg. Lignende evolusjon har skjedd som COVID-19-viruset har spredd seg.

I forhold til antibiotikaresistens er mennesker ikke de eneste “reisende” som kan bære resistens. Dyrelivet, for eksempel trekkfugler, kan også skaffe resistente bakterier og gener fra forurenset vann eller jord og deretter fly store avstander som bærer motstand i tarmen fra steder med dårlig vannkvalitet til steder med god vannkvalitet. Under reiser defecerer de langs veien, potensielt plantemotstand nesten hvor som helst. Den globale handelen med mat letter også spredning av motstand fra land til land og over hele kloden.

Motstandsdyktige mikrober trenger ikke fly for å reise. Nick Fewings / Unsplash, FAL

Det som er vanskelig er at spredningen av motstand ved reiser ofte er usynlig. Faktisk spredte de dominerende banene til internasjonal motstand seg er stort sett ukjente fordi mange veier overlapper hverandre, og motstandstyper og drivere er forskjellige.

Motstandsdyktige bakterier er ikke de eneste smittestoffene som kan spres ved miljøforurensning. SARS-CoV-2 er funnet i avføring og inaktivt virusrester funnet i kloakk, men alle bevis tyder på at vann er ikke en hovedrute av COVID-19 spredning - selv om det er begrensede data fra steder med dårlig sanitet.

Så, hvert tilfelle er forskjellig. Men det er vanlige røtter til spredning av sykdommer - forurensning, dårlig vannkvalitet og mangelfull hygiene. Å bruke færre antibiotika er avgjørende for å redusere resistens. Uten å også sørge for tryggere sanitærforhold og forbedret vannkvalitet på global skala, vil motstanden imidlertid fortsette å øke, og potensielt skape den neste pandemien. En slik kombinert tilnærming er sentral i de nye WHO / FAO / OIE-anbefalingene om AMR.

Andre typer forurensning og sykehusavfall

Industriavfall, sykehus, gårder og jordbruk er også mulige kilder eller drivere for antibiotikaresistens.

For eksempel for rundt ti år siden studerte en av oss (David) metallforurensning i en cubansk elv og funnet de høyeste nivåene av resistente gener lå i nærheten av et lekker søppel deponi og under der farmasøytisk fabrikkavfall gikk inn i elven. Fabrikken slipper tydelig påvirket resistensnivå nedstrøms, men det var metaller fra deponiet som sterkest korrelerte med resistensgenivåer i elven.

Det er en logikk ved dette fordi giftige metaller kan stresse bakterier, noe som gjør bakteriene sterkere, og forresten gjør dem mer motstandsdyktige mot noe, inkludert antibiotika. Vi så det samme med metaller i Kinesiske deponier der resistensgenivåene i deponiet avløp sterkt korrelert med metaller, ikke antibiotika.

Faktisk kan forurensning av nesten hvilken som helst art fremme antibiotikaresistens, inkludert metaller, biocider, plantevernmidler og andre kjemikalier som kommer inn i miljøet. Mange miljøgifter kan fremme resistens hos bakterier, så å redusere forurensning generelt vil bidra til å redusere antibiotikaresistens - et eksempel på dette er å redusere metallforurensning.

Sykehus er også viktig, og er både reservoarer og inkubatorer for mange varianter av antibiotikaresistens, inkludert velkjente resistente bakterier som Vancouveromycin-resistente Enterococcus (VRE) og Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA). Mens resistente bakterier ikke nødvendigvis er anskaffet på sykehus (de fleste er hentet inn fra samfunnet), kan resistente bakterier berikes på sykehus fordi de er der folk er veldig syke, ivaretatt i umiddelbar nærhet og ofte gitt antibiotika som "siste utvei". Slike forhold gjør det lettere å spre resistente bakterier, spesielt superbug-stammer på grunn av de typer antibiotika som brukes.

Avløpsvann fra sykehus kan også være en bekymring. Nylige data viste at "typiske" bakterier i sykehusavløp har fem til ti ganger mer resistente gener per celle enn samfunnskilder, spesielt gener som deles lettere mellom bakterier. Dette er problematisk fordi slike bakterier noen ganger er superbug-stammer, slik som de som er motstandsdyktige mot karbapenem-antibiotika. Sykehusavfall er en spesiell bekymring steder uten effektiv samfunnsavløpsbehandling.

En annen kritisk kilde til antibiotikaresistens er landbruk og havbruk. Legemidler som brukes i veterinærpleie kan være veldig like (noen ganger identiske) med antibiotika som brukes i humanmedisin. Og så resistente bakterier og gener er funnet i husdyrgjødsel, jord og avløpsvann. Dette er potensielt viktig gitt at dyr produserer fire ganger til avføring enn mennesker i global skala.

Se opp for cowpats. Annie Spratt / Unsplash, FAL

Avfall fra landbruksaktivitet kan også være spesielt problematisk fordi avfallshåndtering vanligvis er mindre sofistikert. I tillegg er landbruksoperasjoner ofte i veldig store skalaer og mindre holdbare på grunn av større eksponering for dyreliv. Endelig kan antibiotikaresistens spre seg fra husdyr til bønder til matarbeidere, som har blitt sett i nyere europeiske studier, noe som betyr at dette kan være viktig på lokale skalaer.

Disse eksemplene viser at forurensning generelt øker spredningen av motstand. Men eksemplene viser også at dominerende sjåfører vil variere ut fra hvor du er. Et sted kan spredning av motstand bli drevet av forurenset vann fra mennesker; mens det i en annen kan være industriell forurensning eller jordbruksaktivitet. Så lokale forhold er nøkkelen til å redusere spredningen av antibiotikaresistens, og optimale løsninger vil avvike fra sted til sted - enkeltløsninger passer ikke alle.

Lokalt drevne nasjonale handlingsplaner er derfor viktige - som de nye WHO / FAO / OIE-veiledning anbefaler på det sterkeste. Noen steder kan handlinger fokusere på helsevesenet. mens det mange steder er viktig å fremme renere vann og tryggere mat.

Enkle trinn

Det er klart vi må bruke en helhetlig tilnærming (det som nå kalles “En helse”) For å redusere spredningen av motstand over mennesker, dyr og miljø. Men hvordan gjør vi dette i en verden som er så ulik? Det er nå akseptert at rent vann er en menneskerettighet innebygd i FNs 2030 Agenda for bærekraftig utvikling. Men hvordan kan vi oppnå rimelig “rent vann for alle” i en verden der geopolitikk ofte oppveier lokale behov og realiteter?

Globale forbedringer innen sanitet og hygiene bør bringe verden nærmere å løse problemet med antibiotikaresistens. Men slike forbedringer bør bare være starten. Når forbedret sanitet og hygiene eksisterer på global skala, vil vår avhengighet av antibiotika avta på grunn av mer rettferdig tilgang til rent vann. I teorien vil rent vann kombinert med redusert bruk av antibiotika føre til en nedadgående spiral i resistens.

Dette er ikke umulig. Vi kjenner til en landsby i Kenya hvor de ganske enkelt flyttet vanntilførselen sin opp en liten ås - over i stedet for i nærheten av latrines. Håndvask med såpe og vann ble også pålagt. Et år senere var antibiotikabruk i landsbyen ubetydelig fordi så få landsbyboere var uvel. Denne suksessen skyldes delvis den eksterne beliggenheten til landsbyen og veldig proaktive landsbyboere. Men det viser at rent vann og forbedret hygiene direkte kan føre til redusert antibiotikabruk og resistens.

Offentlige toaletter i Haryana, India. Rinku Dua / Shutterstock.com

Denne historien fra Kenya viser videre hvordan enkle handlinger kan være et kritisk første skritt for å redusere global motstand. Men slike handlinger må gjøres overalt og på flere nivåer for å løse det globale problemet. Dette er ikke kostnadsfritt og krever internasjonalt samarbeid - inkludert fokusert politisk politikk, planlegging og infrastruktur og forvaltningspraksis.

Noen velmente grupper har forsøkt å komme med nye løsninger, men disse løsningene er ofte for teknologiske. Og vestlige "hyllevare" vann- og avløpsteknologier er sjelden optimale for bruk i utviklingsland. De er ofte for komplekse og kostbare, men krever også vedlikehold, reservedeler, driftsevne og kulturell innkjøp for å være bærekraftige. For eksempel gir det ingen mening å bygge et avansert renseanlegg for aktivert slamavløp et sted der 90% av befolkningen ikke har kloakkforbindelser.

Enkelt er mer bærekraftig. Som et opplagt eksempel må vi redusere åpen avføring på en billig og sosialt akseptabel måte. Dette er den beste umiddelbare løsningen på steder med begrenset eller ubrukt sanitærinfrastruktur, som landlige India. Innovasjon er uten tvil viktig, men den må tilpasses lokale realiteter for å ha en sjanse for å bli opprettholdt i fremtiden.

Sterkt lederskap og styring er også kritisk. Antibiotikaresistens er mye lavere på steder med mindre korrupsjon og sterk styring. Motstanden er også lavere steder med større utgifter til folkehelsen, noe som innebærer sosialpolitikk, samfunnsinngrep og lokalt lederskap kan være like viktig som teknisk infrastruktur.

Hvorfor løser vi ikke problemet?

Selv om det finnes løsninger på antibiotikaresistens, mangler integrert samarbeid mellom vitenskap og ingeniørfag, medisin, sosial handling og styring. Mens mange internasjonale organisasjoner erkjenner omfanget av problemet, skjer ikke enhetlig global handling raskt nok.

Det er forskjellige årsaker til dette. Forskere innen helsevesen, vitenskap og ingeniørfag er sjelden på samme side, og eksperter ofte uenig over hva som bør prioriteres for å forhindre antibiotikaresistens - dette murrer veiledningen. Dessverre sensualiserer mange antibiotikaresistensforskere også noen ganger resultatene sine, bare rapporterer dårlige nyheter eller overdriver resultater.

Vitenskapen fortsetter å avsløre sannsynlige årsaker til antibiotikaresistens, som viser at ingen enkelt faktor driver resistensutvikling og spredning. Som sådan er det nødvendig med en strategi som inkluderer medisin, miljø, sanitet og folkehelse for å gi de beste løsningene. Regjeringer over hele verden må handle unisont for å oppfylle mål for sanitær og hygiene i samsvar med FNs mål for bærekraftig utvikling.

Rikere land må samarbeide med fattigere. Men tiltak mot motstand bør fokusere på lokale behov og planer fordi hvert land er forskjellig. Vi må huske at motstand er alles problem og at alle land har en rolle i å løse problemet. Dette fremgår av COVID-19-pandemien, der noen land har vist seg prisverdig samarbeid. Rikere land bør investere i å bidra til å tilby lokalt egnede avfallshåndteringsalternativer for fattige - de som kan opprettholdes og opprettholdes. Dette vil ha en mer umiddelbar innvirkning enn noen “fremtidens toalett” -teknologi.

Og det er nøkkelen å huske at den globale krisen for antibiotikaresistens ikke eksisterer isolert. Andre globale kriser overlapper motstand; som klimaendringer. Hvis klimaet blir varmere og tørrere i deler av verden med begrenset sanitærinfrastruktur, kan det føre til større antibiotikaresistens på grunn av høyere eksponeringskonsentrasjoner. I motsetning til dette, hvis større flom oppstår andre steder, vil en økt risiko for ubehandlet fekal og annet avfall spre seg over hele landskap, noe som øker eksponeringene for antibiotikaresistens på en ubegrenset måte.

Antibiotikaresistens vil også påvirke kampen mot COVID-19. Som et eksempel er sekundære bakterieinfeksjoner vanlig hos alvorlig syke pasienter med COVID-19, spesielt når de er innlagt på en ICU. Så hvis slike patogener er motstandsdyktige mot kritiske antibiotikabehandlinger, vil de ikke fungere og resultere i høyere dødsrater.

Uansett sammenheng må forbedret vann, sanitær og hygiene være ryggraden i som stammer spredningen av AMR, inkludert antibiotikaresistens, for å unngå neste pandemi. Det gjøres noe fremskritt når det gjelder globalt samarbeid, men innsatsen er fremdeles for fragmentert. Noen land gjør fremskritt, mens andre ikke gjør det.

Motstand må sees i et lignende lys til andre globale utfordringer - noe som truer menneskets eksistens og planeten. Som med å takle klimaendringer, beskytte biologisk mangfold eller COVID-19, er det nødvendig med et globalt samarbeid for å redusere utviklingen og spredningen av motstand. Renere vann og forbedret hygiene er nøkkelen. Hvis vi ikke jobber sammen nå, betaler vi alle en enda større pris i fremtiden.

Om forfatteren

David W Graham, professor i økosystemteknikk, Newcastle University og Peter Collignon, professor i infeksjonssykdommer og mikrobiologi, Australian National University

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker:

Kroppen holder poengsummen: Hjernens sinn og kropp i helbredelsen av traumer

av Bessel van der Kolk

Denne boken utforsker sammenhengene mellom traumer og fysisk og mental helse, og tilbyr innsikt og strategier for helbredelse og bedring.

Klikk for mer info eller for å bestille

Pust: The New Science of a Lost Art

av James Nestor

Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med å puste, og tilbyr innsikt og teknikker for å forbedre fysisk og mental helse.

Klikk for mer info eller for å bestille

Planteparadokset: De skjulte farene i "sunn" mat som forårsaker sykdommer og vektøkning

av Steven R. Gundry

Denne boken utforsker koblingene mellom kosthold, helse og sykdom, og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.

Klikk for mer info eller for å bestille

Immunitetskoden: Det nye paradigmet for ekte helse og radikal antialdring

av Joel Greene

Denne boken tilbyr et nytt perspektiv på helse og immunitet, og trekker på prinsipper for epigenetikk og tilbyr innsikt og strategier for å optimalisere helse og aldring.

Klikk for mer info eller for å bestille

Den komplette guiden til faste: Helbred kroppen din gjennom periodisk, vekslende dag og forlenget faste

av Dr. Jason Fung og Jimmy Moore

Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med faste og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.

Klikk for mer info eller for å bestille