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"Mi hijo nunca ha usado azitromicina, ¿por qué es resistente a ella?" A principios de agosto de este año, en el Centro de Servicios de Salud Comunitario de la calle Lianqian, distrito de Siming, ciudad de Xiamen, provincia de Fujian, el padre Li Hua expresó sus dudas al doctor.

En las clínicas ambulatorias de pediatría, los padres de niños suelen hacer esta pregunta a los médicos. De hecho, no sólo los niños, muchas personas se ven afectadas por este problema.

La resistencia microbiana a los medicamentos, especialmente la resistencia bacteriana, ha sido catalogada por la Organización Mundial de la Salud como uno de los problemas de salud pública que amenaza gravemente la seguridad humana.El aumento y la propagación de bacterias resistentes a múltiples medicamentos han hecho que los tratamientos estandarizados sean menos efectivos.

"El medio ambiente es un reservorio de genes resistentes a los medicamentos y un medio importante para la propagación de la resistencia bacteriana a los medicamentos", dijo en Zhu Yongguan, académico de la Academia de Ciencias de China y director del Instituto de Medio Ambiente Urbano de la Academia de Ciencias de China. una entrevista con periodistas,Las actividades humanas como el abuso de antibióticos, la cría intensiva y la descarga de aguas residuales domésticas están exacerbando la propagación y propagación de genes resistentes a los medicamentos en el medio ambiente, exponiendo aún más a la población a la contaminación resistente a los medicamentos.

Zhu Yongguan, académico de la Academia de Ciencias de China y director del Instituto de Medio Ambiente Urbano de la Academia de Ciencias de China, realiza investigaciones relevantes en el laboratorio. Fuente de la imagen: Instituto de Medio Ambiente Urbano, Academia de Ciencias de China

Para resolver este problema urgente, los científicos y expertos en salud pública están buscando activamente soluciones y ha comenzado una "guerra sin humo" en la comunidad microbiana.

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¿Por qué las drogas “fracasan”?

Los antibióticos, un arma clave en la lucha contra las infecciones bacterianas, han salvado cientos de millones de vidas. Sin embargo, los médicos de todo el mundo se enfrentan ahora a un problema cada vez más grave:Los medicamentos que alguna vez fueron "curadores" están comenzando a perder su eficacia contra ciertas bacterias.

"Por ejemplo, el efecto terapéutico de los macrólidos de primera línea utilizados para tratar la neumonía por micoplasma, la tos ferina y otras enfermedades está disminuyendo año tras año, después de más de diez años de observación clínica, dijo Zhang Hao, médico del Centro Médico Infantil de Shanghai". , descubrieron que un número considerable de niños fueron tratados con azitromicina. Posteriormente, el efecto disminuyó, el curso de la enfermedad se prolongó y las lesiones en los pulmones continuaron desarrollándose.

La causa fundamental de esta serie de problemas es la resistencia a los antibióticos.La resistencia a los antibióticos se refiere a la capacidad de los microorganismos para desarrollar resistencia a uno o más medicamentos originalmente eficaces, es decir, la sensibilidad de los microorganismos a los medicamentos se reduce, lo que resulta en que las dosis normales de antibióticos no puedan ejercer su efecto bactericida, o incluso sean completamente ineficaces. .

Diagrama esquemático de la propagación de genes de resistencia a antibióticos en el medio ambiente.

"Si se comparan los antibióticos con lanzas, los genes de resistencia de las bacterias equivalen a escudos que pueden defenderse contra los ataques de antibióticos", dijo Shen Chunmei, subdirector técnico del Departamento de Gestión de Infecciones Hospitalarias del Quinto Hospital Popular afiliado a la Universidad de Fudan.Las bacterias tienen una gran adaptabilidad al medio ambiente y el desarrollo de resistencia a los medicamentos es el resultado de la selección natural durante su evolución.El abuso de medicamentos antimicrobianos en la sociedad humana está acelerando el desarrollo de resistencia bacteriana, lo que resulta en un número cada vez menor de antibióticos de elección clínica. Esto no sólo aumenta los costos médicos, sino que también aumenta los riesgos para la salud de los pacientes.

El último informe de la Red de Monitoreo de la Resistencia Bacteriana de China muestra que en la primera mitad de 2023, la tasa de detección de cepas resistentes a los medicamentos está aumentando. Entre ellos, la tasa de detección de Acinetobacter baumannii, catalogado como "patógeno clave" por la resistencia a los antimicrobianos por la Organización Mundial de la Salud, ha aumentado al 78,6%-79,5%, un nuevo récord. Datos relevantes de la Organización Mundial de la Salud muestran que en 2019 las infecciones por bacterias resistentes a los medicamentos causaron directamente 1,27 millones de muertes y 5 millones de muertes indirectas y se espera que para 2050 se produzcan aproximadamente 10 millones de nuevas muertes directas cada año; en consonancia con la cifra de muertes mundiales en 2020. Aproximadamente el mismo número de personas padece cáncer.

La Dra. Margaret Chan, ex Directora General de la Organización Mundial de la Salud, señaló una vez:A medida que las bacterias resistentes a múltiples medicamentos continúan aumentando y propagándose, las infecciones comunes también pueden convertirse en amenazas mortales."Esto no es alarmista. Cuando los humanos enfrentan dificultades para las cuales no hay cura, incluso una herida trivial o una infección respiratoria pueden tener consecuencias fatales", afirmó.

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El entorno natural se convierte en una “estación de transferencia” para la comunicación

En los últimos años, cómo solucionar el problema de la resistencia a los medicamentos se ha convertido en uno de los principales desafíos que enfrenta el campo médico. Las investigaciones pertinentes se centran en las bases genéticas moleculares de la resistencia a los medicamentos y los mecanismos de transferencia, etc., con el fin de obtener una comprensión más profunda de cómo los microorganismos o las células desarrollan resistencia y luego desarrollar nuevos medicamentos, combinaciones de medicamentos, terapias y tratamientos alternativos para hacer frente a la fracaso de los medicamentos existentes.

Vale la pena señalar queLa resistencia puede ocurrir incluso si un individuo nunca ha usado antibióticos."Son las bacterias las que son resistentes, no el cuerpo humano". Zhang Hao explicó además que el principal organismo de resistencia a los medicamentos es el microorganismo mismo. En otras palabras, el cuerpo humano es sólo el huésped de nuevas bacterias resistentes a los medicamentos. Esto significa que el desarrollo de resistencia a los medicamentos no sólo está relacionado con los individuos, sino también estrechamente con los grupos humanos y el medio ambiente.

A nivel individual, el uso inadecuado de antibióticos a largo plazo puede provocar mutaciones genéticas en las bacterias, lo que lleva a la resistencia a los medicamentos. Las cepas resistentes se propagan a través del contacto dentro de una población, poniendo a toda la población en riesgo de contraer resistencia.Lo que es más fácil pasar por alto es que los genes residuales de resistencia a los medicamentos en el medio ambiente acelerarán la generación y propagación de cepas resistentes a los medicamentos.

En 2002, cuando Zhu Yongguan estaba rastreando la contaminación por arsénico en el suelo, descubrió accidentalmente que también existían genes de resistencia a los medicamentos en las heces de animales del suelo. En las granjas de cerdos y pollos, para permitir que los animales crezcan rápidamente y evitar que contraigan enfermedades intestinales, se añaden al pienso cobre, zinc, arsénico y antibióticos. Estos metales pesados ​​y genes de resistencia a los antibióticos se descargarán al medio ambiente a través de ellos. heces de animales.

"Los genes de resistencia son información genética y pueden copiarse".Zhu Yongguan es muy consciente de que, a diferencia de la contaminación química estudiada en el pasado, la contaminación biológica causada por la resistencia bacteriana debido a la adición de antibióticos puede ser un problema de contaminación ambiental más grave. Pronto, Zhu Yongguan ajustó gradualmente su enfoque de investigación del arsénico a los genes de resistencia a los medicamentos. En ese momento, la investigación relevante en este campo todavía estaba en blanco a nivel internacional.

"Los genes de resistencia en el medio ambiente son los mismos que los genes de resistencia a los medicamentos en la medicina. Son una secuencia de nucleótidos que codifica rasgos de resistencia a los medicamentos. Pero estos genes resistentes a los medicamentos pueden propagarse entre 'humanos-animales-ambiente' y pueden transferirse a entre patógenos. bacterias, las bacterias patógenas formarán fenotipos nuevos o resistentes a múltiples medicamentos, afectando así la eficacia de los antibióticos y la salud humana", dijo Su Jianqiang, miembro del equipo de Zhu Yongguan e investigador del Instituto de Medio Ambiente Urbano de la Academia de Ciencias de China. .

Previamente,Se han realizado muchas investigaciones sobre genes de resistencia a los medicamentos en el campo médico y en la industria de la cría de animales.La investigación llevada a cabo por el equipo de Zhu Yongguan se centra principalmente en genes resistentes a los medicamentos en el medio ambiente. Su complejidad se refleja en la persistencia, transmisión y proliferación de genes resistentes a los medicamentos en el medio ambiente.

“En el pasado, nos centrábamos principalmente en el uso de antibióticos en el campo médico y en la industria de cría de animales, ignorando el problema de los residuos de antibióticos en el medio ambiente.De hecho, se pueden detectar trazas de antibióticos en los ríos, el suelo e incluso en el agua potable, y el entorno natural se ha convertido en una "estación de tránsito" para la propagación de genes resistentes a los medicamentos. "Su Jianqiang dijo que el medio ambiente desempeña un papel que no se puede ignorar en el proceso de resistencia bacteriana. Por lo tanto, resolver el problema de la resistencia a los medicamentos no solo comienza con el tratamiento clínico, sino que también amplía la perspectiva al medio ambiente para abordar este problema de manera integral. .

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Rastreando la fuente de contaminación genética resistente a los medicamentos

¿De dónde proceden los genes resistentes a los medicamentos presentes en el medio ambiente? ¿Cómo se propagan y propagan?Revelar los mecanismos de formación y propagación de genes de resistencia a los medicamentos en el medio ambiente es crucial para controlar la propagación de la resistencia a los medicamentos.

Para responder sistemáticamente a esta pregunta científica, primero debemos comprender los "antecedentes familiares" de los genes resistentes a los medicamentos en el medio ambiente. Con este fin, el equipo de Zhu Yongguan lanzó una encuesta de muestreo a gran escala en China. El equipo recolectó 152 muestras de suelo de tierras cultivadas o bosques en 26 provincias de todo el país. También acudieron a 32 plantas de tratamiento de aguas residuales en 17 ciudades de todo el país para realizar trabajos de muestreo durante el período pico de drenaje urbano para conocer la distribución de. Genes resistentes a los medicamentos en el agua y el suelo de mi país.

Los investigadores tomaron muestras al aire libre. Fuente de la imagen: Instituto de Medio Ambiente Urbano, Academia de Ciencias de China

No es fácil "descubrir" con precisión genes resistentes a los medicamentos a partir de muestras de suelo y aguas residuales. Zhu Yongguan presentó,En primer lugar, hay cientos o incluso miles de genes resistentes a los medicamentos en el medio ambiente, y las comunidades microbianas en el suelo y el agua son extremadamente complejas. Existen genes resistentes a los medicamentos en varios microorganismos, lo que hace que el aislamiento y la identificación sean extremadamente difíciles. En segundo lugar, los métodos de detección tradicionales no pueden identificar con precisión genes de resistencia a antibióticos emergentes o de baja concentración, lo que limita la profundidad y amplitud de la investigación de genes de resistencia.Al mismo tiempo, grandes cantidades de datos requieren potentes herramientas bioinformáticas para procesarlas e interpretar con precisión los tipos, la abundancia y los posibles patrones de propagación de genes resistentes a los medicamentos.

Cómo detectar rápidamente numerosos genes resistentes a los medicamentos en una gran cantidad de muestras ambientales se ha convertido en una dificultad técnica para que el equipo lleve a cabo la investigación. Con este fin, el equipo construyó una plataforma de detección de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) cuantitativa de alto rendimiento para genes de resistencia a los medicamentos. Esta plataforma puede detectar cuantitativamente más de 300 genes de resistencia a los medicamentos en una sola operación, lo que mejora en gran medida las capacidades de detección y análisis cuantitativo de los genes de resistencia a los medicamentos. Con la ayuda de la tecnología PCR, esta plataforma puede copiar fragmentos de ADN específicos en grandes cantidades, lo que hace que el análisis cuantitativo sea más rápido y conveniente, y satisface las necesidades de la investigación científica.

"Encontramos que 128 genes de resistencia a los antibióticos estaban presentes en más del 80% de las muestras".Introducción de Zhu Yongguan.

El establecimiento de la plataforma de detección permitió al equipo de Zhu Yongguan avanzar rápidamente en la investigación: primero, encontraron una correlación positiva obvia entre las actividades humanas y los residuos de antibióticos en el medio ambiente;En los suelos cultivados muy alterados por el hombre, el número y la abundancia de genes de resistencia a los antibióticos detectados son significativamente mayores que los de los suelos forestales.Al mismo tiempo, la cantidad de genes resistentes a los medicamentos detectados en áreas densamente pobladas de las regiones central y oriental es mayor que en áreas escasamente pobladas; en segundo lugar, básicamente está bloqueado que las granjas de cría intensivas y los sistemas de tratamiento de aguas residuales sean los principales; fuentes de genes resistentes a los medicamentos en el medio ambiente.

"Una pastilla que tiramos sin cuidado, o microorganismos resistentes excretados después de que humanos o animales toman antibióticos, pueden ingresar al medio ambiente junto con los desechos".Zhu Yongguan explicó que a través del sistema de circulación microbiana, los genes resistentes a los medicamentos se expanden desde fuentes puntuales a todo el ecosistema, exponiendo a la población a la contaminación resistente a los medicamentos.

En esta investigación de la situación,Por primera vez, investigadores científicos han obtenido 20 genes resistentes a los medicamentos que se encuentran comúnmente en el medio ambiente de mi país.Esto es crucial para comprender las rutas de transmisión y los riesgos potenciales de los genes resistentes a los medicamentos.

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El método "Biochar" bloquea la propagación de la resistencia a los medicamentos

Después de encontrar la fuente de contaminación de los genes resistentes a los medicamentos, el equipo descubrió además que la reutilización del agua recuperada y el compostaje conducirían a la propagación y el enriquecimiento de algunos genes resistentes a los medicamentos en el suelo. Al mismo tiempo, descubrieron queLa aplicación a largo plazo de lodos y estiércol animal aumentará la diversidad y abundancia de genes de resistencia del suelo.

Los lodos de la planta de tratamiento de aguas residuales deben tratarse en consecuencia antes de poder aplicarse al suelo. El compostaje es el principal método de tratamiento."Originalmente pensamos que el compostaje a alta temperatura podría matar las bacterias patógenas en el lodo y reducir los genes resistentes a los medicamentos. Sin embargo, al estudiar los cambios en los genes resistentes a los medicamentos durante el proceso de compostaje del lodo, encontramos que los genes resistentes a los medicamentos aumentaban en las etapas posteriores. del compostaje."Su Jianqiang dijo: "Luego exploramos las posibles razones. Este resultado nos llevó a prestar atención al problema de los genes resistentes a los medicamentos en el abono orgánico".

De hecho, los antibióticos y los genes de resistencia a los antibióticos emitidos por las actividades humanas comparten un mundo microbiano con los humanos, los animales y el medio ambiente, y se propagan a través de ciclos microbianos.

“El equipo de investigación ha recolectado muestras de ensaladas de verduras crudas de varios restaurantes.Se descubrió que por cada 300 gramos de vegetales crudos consumidos, las personas pueden ingerir aproximadamente 109 copias de genes de resistencia a los antibióticos.。"Zhu Yongguan dijo a los periodistas que esto muestra que los vegetales regados con fertilizantes orgánicos con genes de resistencia también portarán genes de resistencia. Estos genes se transmitirán al cuerpo humano a través de la cadena alimentaria. Explicó además que la comunidad microbiana en el medio ambiente es muy compleja. , como 1 gramo Hay alrededor de mil millones de microorganismos en el suelo y la transferencia horizontal de genes ocurre entre ellos todo el tiempo. Este proceso provoca la transferencia y propagación de genes de resistencia a los antibióticos.

Para resolver el problema de la propagación de genes resistentes a los medicamentos causado por el abono orgánico, el equipo desarrolló de manera específica un método de control de la contaminación del suelo llamado "biocarbón", que utiliza altas temperaturas de 600°C o más para carbonizar el estiércol de cerdo o estiércol de pollo para eliminar los antibióticos que contiene y la degradación de los genes de resistencia a los medicamentos.Este trabajo original puede reducir la contaminación de genes resistentes a los medicamentos en el suelo al convertir los desechos animales en biocarbón antes de que ingresen al medio ambiente. En la actualidad, el método de control de la contaminación del suelo "biocarbón" ha pasado del laboratorio a la línea de producción y se ha convertido en un producto que se vende en todo el mundo.

En junio de este año, el proyecto "Mecanismo de formación y difusión de genes resistentes en el medio ambiente" dirigido por Zhu Yongguan ganó el segundo premio del Premio Nacional de Ciencias Naturales.Este honor afirma plenamente los logros del equipo en el campo de la investigación sobre la contaminación ambiental causada por genes resistentes a los medicamentos.

En la actualidad, además del método de control de la contaminación del suelo "biocarbón", el desarrollo de tecnología de compostaje a alta temperatura, tecnología avanzada de oxidación del agua, tecnología electroquímica, etc., también proporciona medios eficaces para controlar y reducir la contaminación genética ambiental resistente a los medicamentos. Además, la terapia con fagos, como tecnología de reducción biológica natural, brinda nuevas esperanzas y perspectivas para reducir los genes de resistencia en el medio ambiente.

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Queda un largo camino por recorrer para frenar la resistencia microbiana a los medicamentos

Como un nuevo tipo de contaminante microbiano, los genes resistentes a los medicamentos en el medio ambiente han atraído cada vez más atención por parte de la comunidad internacional. En 2016, la Organización Mundial de la Salud y la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura declararon claramente que se debería lanzar un plan de acción global para centrarse en la propagación y proliferación de la resistencia a los medicamentos en "humanos-animales-medio ambiente".

En 2022, 13 departamentos, incluidos la Comisión Nacional de Salud, el Ministerio de Ecología y Medio Ambiente y el Ministerio de Agricultura y Asuntos Rurales de mi país, emitieron conjuntamente el "Plan de acción nacional para contener la resistencia microbiana", enfatizando la importancia de la investigación sobre la resistencia bacteriana en el medio ambiente y Requerir que todos los departamentos gubernamentales fortalezcan la colaboración con la industria, comiencen desde múltiples campos y combinen esfuerzos para responder conjuntamente a este desafío.

Entonces,¿Cómo afrontar el riesgo de resistencia microbiana?

"Control en origen, control durante el proceso y reparación al final."Zhu Yongguan dijo que para hacer frente al riesgo de resistencia microbiana, debemos abordarlo desde estos tres niveles, es decir, controlar estrictamente el uso de antibióticos y la descarga de aguas residuales en la fuente, controlar la propagación de genes resistentes a los medicamentos en el proceso. , y realizar la reparación y gestión al final.

"Después de que se publicaron los resultados de nuestra investigación, recibieron amplia atención en el país y en el extranjero". Su Jianqiang dijo que los artículos de investigación relevantes publicados por el equipo se han convertido en artículos populares durante varios años consecutivos, y los resultados originales relevantes han motivado que se tomen medidas. alrededor del mundo. Al mismo tiempo, basándose en la plataforma de detección de PCR cuantitativa de alto rendimiento construida por el equipo, el equipo chino ha establecido una amplia cooperación con colegas en el Reino Unido, Alemania, Estados Unidos, Australia y otros países.

En la actualidad, los científicos han realizado algunas investigaciones básicas sobre genes resistentes a los medicamentos en el medio ambiente y han obtenido ciertos datos, pero la investigación exhaustiva y sistemática sobre genes resistentes a los medicamentos en el medio ambiente aún es insuficiente.De dónde provienen los genes resistentes a los medicamentos, adónde van, cuáles son los riesgos y qué contramedidas específicas se toman, aún deben ser respondidos sistemáticamente por la investigación científica.

"Nuestro país es uno de los primeros países en emitir e implementar el Plan de Acción Nacional para Contener la Resistencia Bacteriana. La contención de la resistencia microbiana ha alcanzado el nivel de seguridad nacional y de estrategias importantes, y ya no se limita a una determinada industria o a un determinado profesional. campo." Nacional Li Dachuan, subdirector del Departamento de Asuntos Médicos de la Comisión Nacional de Salud, dijo una vez que debido a que todavía existen grandes diferencias en las capacidades de servicio y niveles de gestión entre diferentes regiones y diferentes instituciones médicas, la situación de resistencia microbiana aún es severo y complejo, y los medicamentos antimicrobianos deben fortalecerse aún más, aplicar racionalmente la gestión, mejorar la capacidad de los profesionales médicos y de salud animal para prevenir y controlar la resistencia microbiana y mejorar la comprensión de toda la sociedad sobre la resistencia microbiana.

"La resistencia a los antibióticos causada por la descarga de desechos es la 'huella' que dejan los humanos en el mundo microbiano. Lo que tenemos que hacer es hacer que este tipo de 'huella' sea lo más pequeña posible", enfatizó Zhu Yongguan.La transición de genes resistentes a los medicamentos a bacterias viables y luego a bacterias patógenas, la contaminación compuesta y la interacción entre el huésped y el microbioma son nuevos desafíos y temas que las personas enfrentan actualmente: la "guerra" entre los investigadores científicos y la resistencia microbiana a los medicamentos. todavía está sucediendo.