Come gli scienziati di tutto il mondo stanno già combattendo la prossima pandemia Riccardo Mayer / Shutterstock.com

Se un bambino di due anni che vive in povertà in India o in Bangladesh si ammala di una comune infezione batterica, c'è più del 50% possibilità che un trattamento antibiotico fallisca. In qualche modo il bambino ha acquisito un'infezione resistente agli antibiotici, anche ai farmaci a cui potrebbe non essere mai stato esposto. Come?

Sfortunatamente, questo bambino vive anche in un posto con acqua pulita limitata e meno gestione dei rifiuti, portandoli a frequente contatto con la materia fecale. Ciò significa che sono regolarmente esposti a milioni di geni e batteri resistenti, incluso potenzialmente superbatteri non curabili. Questa triste storia è incredibilmente comune, specialmente nei luoghi in cui l'inquinamento dilaga e l'acqua pulita è limitata.

Per molti anni, le persone hanno creduto che la resistenza agli antibiotici nei batteri fosse guidata principalmente dall'uso imprudente di antibiotici in contesti clinici e veterinari. Ma prove crescenti suggerisce che i fattori ambientali possono essere di uguale o maggiore importanza per la diffusione di resistenza agli antibiotici, specialmente nei paesi in via di sviluppo.

Qui ci concentriamo sui batteri resistenti agli antibiotici, ma la resistenza ai farmaci si verifica anche in tipi di altri microrganismi - come la resistenza a virus patogeni, funghi e protozoi (chiamati resistenza antimicrobica o AMR). Ciò significa che la nostra capacità di trattare tutti i tipi di malattie infettive è sempre più ostacolata dalla resistenza, includendo potenzialmente coronavirus come SARS-CoV-2, che causa COVID-19.

Nel complesso, l'uso di antibiotici, antivirali e antimicotici deve chiaramente essere ridotto, ma nella maggior parte del mondo, migliorare le pratiche di acqua, igiene e igiene - una pratica nota come WASH - è anche di fondamentale importanza. Se siamo in grado di garantire acqua più pulita e alimenti più sicuri ovunque, la diffusione di batteri resistenti agli antibiotici sarà ridotta in tutto l'ambiente, anche all'interno e tra persone e animali.


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As raccomandazioni recenti su AMR dell'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura (FAO), l'Organizzazione mondiale per la salute animale (OIE) e l'Organizzazione mondiale della sanità (OMS) suggeriscono, a cui David ha contribuito, che il "problema del superbug" non sarà risolto da un approccio più prudente uso di antibiotici da solo. Richiede inoltre miglioramenti globali in termini di qualità dell'acqua, igiene e igiene. Altrimenti, la prossima pandemia potrebbe essere peggiore di COVID-19.

Come gli scienziati di tutto il mondo stanno già combattendo la prossima pandemia Acque reflue non trattate. Joa Souza / Shutterstock.com

I batteri sotto stress

Per comprendere il problema della resistenza, dobbiamo tornare alle origini. Che cos'è la resistenza agli antibiotici e perché si sviluppa?

L'esposizione agli antibiotici mette a dura prova i batteri e, come altri organismi viventi, si difendono. I batteri lo fanno condividendo e acquisendo geni di difesa, spesso da altri batteri nel loro ambiente. Ciò consente loro di cambiare rapidamente, ottenendo prontamente la capacità di produrre proteine ​​e altre molecole che bloccano l'effetto dell'antibiotico.

La sezione processo di condivisione genica è naturale ed è una grande parte di ciò che guida l'evoluzione. Tuttavia, poiché utilizziamo antibiotici sempre più forti e diversificati, si sono evolute nuove e più potenti opzioni di difesa batterica, rendendo alcuni batteri resistenti a quasi tutto - il risultato finale sono superbatteri non trattabili. 

La resistenza agli antibiotici è esistita dall'inizio della vita, ma ha recentemente accelerato a causa dell'uso umano. Quando prendi un antibiotico, uccide una grande maggioranza dei batteri bersaglio nel sito di infezione - e quindi stai meglio. Ma gli antibiotici non uccidono tutti i batteri - alcuni sono naturalmente resistenti; altri acquisiscono geni di resistenza dai loro vicini microbici, specialmente nei nostri sistemi digestivi, nella gola e sulla nostra pelle. Ciò significa che alcuni batteri resistenti sopravvivono sempre e possono passare nell'ambiente attraverso materiale fecale trattato in modo inadeguato, diffondendo batteri e geni resistenti più ampi.

L'industria farmaceutica inizialmente ha risposto all'aumento della resistenza sviluppando nuovi e più potenti antibiotici, ma i batteri si evolvono rapidamente, facendo sì che anche i nuovi antibiotici perdano rapidamente la loro efficacia. Di conseguenza, il nuovo sviluppo di antibiotici si è quasi fermato perché si ottiene profitto limitato. Nel frattempo, la resistenza agli antibiotici esistenti continua ad aumentare, il che ha un impatto soprattutto sui luoghi scarsa qualità dell'acqua e servizi igienico-sanitari.

Questo perché nel mondo sviluppato defecate e la vostra cacca va in bagno, finendo per scorrere in una fogna verso un impianto di trattamento delle acque reflue della comunità. Sebbene gli impianti di trattamento non siano perfetti, in genere riducono i livelli di resistenza di oltre il 99%, riducendo sostanzialmente la resistenza rilasciata nell'ambiente.

Come gli scienziati di tutto il mondo stanno già combattendo la prossima pandemia I moderni impianti di trattamento delle acque reflue rimuovono la maggior parte dei microbi AMR. Ma attualmente non sono accessibili in gran parte del mondo. People Image Studio / Shutterstock.com

Al contrario, finita 70% del mondo non ha alcun trattamento delle acque reflue della comunità o fognature e la maggior parte della materia fecale, contenente geni e batteri resistenti, entra direttamente nelle acque superficiali e sotterranee, spesso attraverso scarichi aperti.

Ciò significa che le persone che vivono in luoghi senza gestione dei rifiuti fecali sono regolarmente esposte alla resistenza agli antibiotici in molti modi. L'esposizione è persino possibile per le persone che potrebbero non aver preso antibiotici, come nostro figlio nell'Asia meridionale.

Diffondendo attraverso le feci

La resistenza agli antibiotici è ovunque, ma non sorprende questa resistenza è il massimo in luoghi con scarsa igiene perché fattori diversi dall'uso sono importanti. Ad esempio, anche un'infrastruttura civile frammentata, la corruzione politica e la mancanza di assistenza sanitaria centralizzata svolgono un ruolo chiave.

Si potrebbe obiettare cinicamente che la resistenza "straniera" è un problema locale, ma la diffusione della resistenza agli antibiotici non conosce confini: i superbatteri potrebbero svilupparsi in un posto a causa dell'inquinamento, ma poi diventare globali a causa dei viaggi internazionali. I ricercatori danesi hanno confrontato i geni di resistenza agli antibiotici nei bagni aerei a lungo raggio e hanno scoperto principali differenze nel trasporto di resistenza tra le traiettorie di volo, il che suggerisce che la resistenza può diffondersi durante il viaggio.

L'attuale esperienza mondiale con la diffusione di SARS-CoV-2 mostra quanto velocemente gli agenti infettivi possano muoversi con i viaggi umani. L'impatto dell'aumento della resistenza agli antibiotici non è diverso. Non esistono agenti antivirali affidabili per il trattamento della SARS-CoV-2, che è il modo in cui le cose potrebbero diventare per le malattie attualmente curabili se permettiamo alla resistenza di continuare a essere controllata.

Come esempio di resistenza agli antibiotici, il gene "superbug", blaNDM-1, è stato rilevato per la prima volta in India nel 2007 (anche se probabilmente era presente in altri paesi regionali). Ma subito dopo, è stato trovato in a paziente ospedaliero in Svezia e poi in Germania. Alla fine è stato rilevato nel 2013 a Svalbard nel l'Alto Artico. In parallelo, varianti di questo gene è apparso localmente, ma si sono evoluti mentre si muovono. Evoluzione simile si è verificata come il virus COVID-19 si è diffuso.

Rispetto alla resistenza agli antibiotici, gli esseri umani non sono gli unici "viaggiatori" in grado di resistere. La fauna selvatica, come gli uccelli migratori, può anche acquisire batteri e geni resistenti da acque o suoli contaminati e quindi volare a grandi distanze portando resistenza nel loro intestino da luoghi con scarsa qualità dell'acqua a luoghi con buona qualità dell'acqua. Durante il viaggio, defecano lungo il loro percorso, potenzialmente piantando resistenza quasi ovunque. Il commercio globale di alimenti facilita anche la diffusione della resistenza da un paese all'altro e in tutto il mondo.

Come gli scienziati di tutto il mondo stanno già combattendo la prossima pandemia I microbi resistenti non hanno bisogno di aerei per viaggiare. Nick Fewings / Unsplash, FAL

Ciò che è difficile è che la diffusione per resistenza attraverso il viaggio è spesso invisibile. In effetti, i percorsi dominanti della resistenza internazionale si diffondono sono in gran parte sconosciuti perché molti percorsi si sovrappongono e i tipi e i driver della resistenza sono diversi.

I batteri resistenti non sono gli unici agenti infettivi che potrebbero essere diffusi dalla contaminazione ambientale. SARS-CoV-2 è stato trovato nelle feci e nei detriti virali inattivi presenti nelle acque reflue, ma tutte le prove suggeriscono che l'acqua sia non è un percorso importante della diffusione di COVID-19 - sebbene ci siano dati limitati da luoghi con scarsa igiene.

Quindi, ogni caso differisce. Ma ci sono radici comuni nella diffusione della malattia: inquinamento, scarsa qualità dell'acqua e igiene inadeguata. L'uso di meno antibiotici è fondamentale per ridurre la resistenza. Tuttavia, senza fornire anche servizi igienico-sanitari più sicuri e una migliore qualità dell'acqua su scala globale, la resistenza continuerà ad aumentare, creando potenzialmente la prossima pandemia. Tale approccio combinato è fondamentale per le nuove raccomandazioni OMS / FAO / OIE sull'AMR.

Altri tipi di inquinamento e rifiuti ospedalieri

Rifiuti industriali, ospedali, fattorie e agricoltura sono anche possibili fonti o fattori di resistenza agli antibiotici.

Ad esempio, circa dieci anni fa, uno di noi (David) ha studiato l'inquinamento da metalli in un fiume cubano e essere trovato i livelli più elevati di geni resistenti erano vicini a una discarica di rifiuti solidi che perdeva e al di sotto del punto in cui i rifiuti delle fabbriche farmaceutiche entravano nel fiume. I rilasci di fabbrica hanno chiaramente influenzato i livelli di resistenza a valle, ma sono stati i metalli della discarica a essere fortemente correlati con i livelli dei geni di resistenza nel fiume.

C'è una logica in questo perché i metalli tossici possono stressare i batteri, il che li rende più forti, incidentalmente rendendoli più resistenti a qualsiasi cosa, compresi gli antibiotici. Abbiamo visto la stessa cosa con i metalli dentro Discariche cinesi dove i livelli dei geni di resistenza nelle discariche drenano fortemente correlati con i metalli, non con gli antibiotici.

In effetti, l'inquinamento di quasi ogni tipo può promuovere la resistenza agli antibiotici, inclusi metalli, biocidi, pesticidi e altre sostanze chimiche che entrano nell'ambiente. Molti inquinanti possono promuovere la resistenza ai batteri, quindi ridurre l'inquinamento in generale contribuirà a ridurre la resistenza agli antibiotici, un esempio del quale sta riducendo l'inquinamento da metalli.

Anche gli ospedali sono importanti, essendo sia serbatoi che incubatori di molte varietà di resistenza agli antibiotici, compresi batteri resistenti ben noti come Enterococcus resistente alla vancomicina (VRE) e Staphylococcus aureus resistente alla meticillina (MRSA). Mentre i batteri resistenti non vengono necessariamente acquisiti negli ospedali (la maggior parte proviene dalla comunità), i batteri resistenti possono essere arricchiti negli ospedali perché sono dove le persone sono molto malate, curate nelle immediate vicinanze e spesso fornite di antibiotici di "ultima risorsa". Tali condizioni facilitano la diffusione di batteri resistenti, in particolare i ceppi di superbatteri a causa dei tipi di antibiotici utilizzati.

Anche i rilasci di acque reflue dagli ospedali possono essere fonte di preoccupazione. Dati recenti ha dimostrato che i batteri "tipici" nelle acque reflue ospedaliere trasportano da cinque a dieci volte più geni resistenti per cellula rispetto alle fonti di comunità, in particolare i geni più facilmente condivisi tra i batteri. Ciò è problematico perché tali batteri sono a volte ceppi di superbatteri, come quelli resistenti antibiotici carbapenemici. I rifiuti ospedalieri sono particolarmente preoccupanti in luoghi senza un efficace trattamento delle acque reflue della comunità.

Un'altra fonte critica di resistenza agli antibiotici è l'agricoltura e l'acquacoltura. I farmaci usati nelle cure veterinarie possono essere molto simili (a volte identici) agli antibiotici usati nella medicina umana. E batteri e geni così resistenti si trovano nel letame animale, nei suoli e nelle acque di drenaggio. Ciò è potenzialmente significativo dato che gli animali producono quattro volte di più feci rispetto agli umani su scala globale.

Come gli scienziati di tutto il mondo stanno già combattendo la prossima pandemia Fai attenzione ai cowpats. Annie Spratt / Unsplash, FAL

Anche i rifiuti delle attività agricole possono essere particolarmente problematici perché la gestione dei rifiuti è generalmente meno sofisticata. Inoltre, le operazioni agricole sono spesso su larga scala e meno contenibili a causa della maggiore esposizione alla fauna selvatica. Infine, la resistenza agli antibiotici può diffondersi dagli animali da allevamento agli agricoltori ai lavoratori del settore alimentare, che è stata vista in recenti studi europei, il che significa che questo può essere importante su scala locale.

Questi esempi mostrano che l'inquinamento in generale aumenta la diffusione della resistenza. Ma gli esempi mostrano anche che i driver dominanti differiranno in base a dove ti trovi. In un punto, la diffusione della resistenza potrebbe essere alimentata dall'acqua contaminata fecale umana; mentre, in un altro, potrebbe trattarsi dell'inquinamento industriale o dell'attività agricola. Pertanto, le condizioni locali sono fondamentali per ridurre la diffusione della resistenza agli antibiotici e le soluzioni ottimali differiranno da un luogo all'altro: le soluzioni singole non vanno bene per tutti.

I piani d'azione nazionali guidati a livello locale sono pertanto essenziali, quali i nuovi Guida OMS / FAO / OIE raccomanda vivamente. In alcuni luoghi, le azioni potrebbero concentrarsi sui sistemi sanitari; mentre, in molti luoghi, è fondamentale anche promuovere un'acqua più pulita e alimenti più sicuri.

Semplici passaggi

È chiaro che dobbiamo usare un approccio olistico (quello che ora viene chiamato "Una salute") Per ridurre la diffusione della resistenza tra persone, animali e ambiente. Ma come possiamo farlo in un mondo così ineguale? Ora è accettato che l'acqua pulita è un diritto umano incorporato nel 2030 delle Nazioni Unite Agenda per lo sviluppo sostenibile. Ma come possiamo ottenere "acqua pulita per tutti" in un mondo in cui la geopolitica spesso supera i bisogni e le realtà locali?

I miglioramenti globali in termini di igiene e igiene dovrebbero portare il mondo più vicino a risolvere il problema della resistenza agli antibiotici. Ma tali miglioramenti dovrebbero essere solo l'inizio. Una volta migliorati i servizi igienici e l'igiene su scala globale, la nostra dipendenza dagli antibiotici diminuirà a causa di un accesso più equo all'acqua pulita. In teoria, l'acqua pulita unita alla riduzione dell'uso di antibiotici determinerà una spirale discendente di resistenza.

Questo non è impossibile. Conosciamo un villaggio in Kenya dove hanno semplicemente spostato la loro riserva d'acqua su una piccola collina - sopra piuttosto che vicino alle loro latrine. Anche il lavaggio delle mani con acqua e sapone era obbligatorio. Un anno dopo, l'uso di antibiotici nel villaggio era trascurabile perché così pochi abitanti del villaggio non stavano bene. Questo successo è in parte dovuto alla posizione remota del villaggio e agli abitanti dei villaggi molto proattivi. Ma dimostra che l'acqua pulita e una migliore igiene possono tradursi direttamente in una riduzione dell'uso e della resistenza degli antibiotici.

Come gli scienziati di tutto il mondo stanno già combattendo la prossima pandemia Bagni pubblici a Haryana, in India. Rinku Dua / Shutterstock.com

Questa storia dal Kenya mostra inoltre come le semplici azioni possano essere un primo passo fondamentale nella riduzione della resistenza globale. Ma tali azioni devono essere fatte ovunque e su più livelli per risolvere il problema globale. Ciò non è gratuito e richiede una cooperazione internazionale, comprese politiche apolitiche mirate, pianificazione, infrastrutture e pratiche di gestione.

Alcuni gruppi ben intenzionati hanno tentato di trovare nuove soluzioni, ma queste soluzioni sono spesso troppo tecnologiche. E le tecnologie occidentali "off-the-shelf" per l'acqua e le acque reflue sono raramente ottimali per l'uso nei paesi in via di sviluppo. Spesso sono troppo complessi e costosi, ma richiedono anche manutenzione, pezzi di ricambio, abilità operativa e buy-in culturale per essere sostenibili. Ad esempio, la costruzione di un impianto avanzato per il trattamento delle acque reflue con fanghi attivi in ​​un luogo in cui il 90% della popolazione non ha connessioni fognarie non ha senso.

Semplice è più sostenibile. Come esempio ovvio, dobbiamo ridurre la defecazione aperta in modo economico e socialmente accettabile. Questa è la migliore soluzione immediata in luoghi con infrastrutture sanitarie limitate o inutilizzate, come ad esempio India rurale. L'innovazione è senza dubbio importante, ma deve essere adattata alle realtà locali per avere una possibilità di essere sostenuta nel futuro.

Anche la leadership e la governance forti sono fondamentali. La resistenza agli antibiotici è molto inferiore in luoghi con meno corruzione e governance forte. La resistenza è anche più bassa nei luoghi con una maggiore spesa per la salute pubblica, il che implica che la politica sociale, l'azione della comunità e la leadership locale possono essere importanti quanto l'infrastruttura tecnica.

Perché non stiamo risolvendo il problema?

Mentre esistono soluzioni alla resistenza agli antibiotici, manca la cooperazione integrata tra scienza e ingegneria, medicina, azione sociale e governance. Mentre molte organizzazioni internazionali riconoscono l'entità del problema, l'azione globale unificata non sta avvenendo abbastanza velocemente.

Ci sono diverse ragioni per questo. Ricercatori in sanità, scienze e ingegneria sono raramente sulla stessa pagina ed esperti spesso in disaccordo su ciò che dovrebbe essere prioritario per prevenire la resistenza agli antibiotici - questo confonde la guida. Sfortunatamente, molti ricercatori sulla resistenza agli antibiotici a volte sensazionalizzano i loro risultati, riportando solo cattive notizie o risultati esagerati.

La scienza continua a rivelare le probabili cause della resistenza agli antibiotici, che non mostra alcun singolo fattore che guida l'evoluzione e la diffusione della resistenza. Pertanto, è necessaria una strategia che includa la medicina, l'ambiente, i servizi igienico-sanitari e la salute pubblica per fornire le migliori soluzioni. I governi di tutto il mondo devono agire all'unisono per raggiungere gli obiettivi di risanamento e igiene in conformità con gli obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite.

I paesi più ricchi devono lavorare con quelli più poveri. Tuttavia, le azioni contro la resistenza dovrebbero concentrarsi sui bisogni e sui piani locali perché ogni paese è diverso. Dobbiamo ricordare che la resistenza è un problema di tutti e tutti i paesi hanno un ruolo nella risoluzione del problema. Ciò è evidente dalla pandemia di COVID-19, in cui alcuni paesi hanno mostrato lodevole cooperazione. I paesi più ricchi dovrebbero investire nell'aiutare a fornire opzioni di gestione dei rifiuti localmente adatte a quelle più povere, che possono essere mantenute e sostenute. Ciò avrebbe un impatto più immediato rispetto a qualsiasi tecnologia "toilette del futuro".

Ed è fondamentale ricordare che la crisi globale della resistenza agli antibiotici non esiste in modo isolato. Altre crisi globali si sovrappongono alla resistenza; come i cambiamenti climatici. Se il clima diventa più caldo e più secco in alcune parti del mondo con infrastrutture sanitarie limitate, potrebbe derivarne una maggiore resistenza agli antibiotici a causa di concentrazioni di esposizione più elevate. Al contrario, se si verificano inondazioni maggiori in altri luoghi, si verificherà un aumento del rischio di feci non trattate e di altri rifiuti che si diffondono in interi paesaggi, aumentando l'esposizione alla resistenza agli antibiotici in modo illimitato.

La resistenza agli antibiotici avrà anche un impatto sulla lotta contro COVID-19. Ad esempio, le infezioni batteriche secondarie sono comuni nei pazienti gravemente malati con COVID-19, specialmente quando ricoverate in terapia intensiva. Quindi, se tali agenti patogeni sono resistenti alle terapie antibiotiche critiche, non funzioneranno e non daranno risultati con tassi di mortalità più elevati.

Indipendentemente dal contesto, il miglioramento di acqua, igiene e igiene deve essere la spina dorsale di causando la diffusione della resistenza antimicrobica, compresa la resistenza agli antibiotici, per evitare la prossima pandemia. Alcuni progressi sono stati fatti in termini di cooperazione globale, ma gli sforzi sono ancora troppo frammentati. Alcuni paesi stanno facendo progressi, mentre altri no.

La resistenza deve essere vista in una luce simile ad altre sfide globali - qualcosa che minaccia l'esistenza umana e il pianeta. Come per affrontare il cambiamento climatico, proteggere la biodiversità o COVID-19, è necessaria una cooperazione globale per ridurre l'evoluzione e la diffusione della resistenza. L'acqua più pulita e una migliore igiene sono la chiave. Se non lavoriamo insieme ora, pagheremo tutti un prezzo ancora maggiore in futuro.

Circa l'autore

David W Graham, professore di ingegneria degli ecosistemi, Newcastle University e Peter Collignon, professore di malattie infettive e microbiologia, Australian National University

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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