Smak naszej własnej medycyny

Głębokie zanurzenie się w kontrowersyjnym stosowaniu antybiotyków u zwierząt gospodarskich.

Ilustracja Natalii Zahn

W styczniu 2017 r. Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków gwałtownie ograniczyła stosowanie antybiotyków u zwierząt gospodarskich, mając nadzieję na rozwiązanie problemu rosnącego poziomu oporności na antybiotyki u bakterii potencjalnie chorobotwórczych.

To oznacza początek tego, co FDA ma nadzieję, będzie znaczącą zmianą w sposobie stosowania antybiotyków w rolnictwie. W 2015 r. 34,3 mln funtów antybiotyków sprzedano w Stanach Zjednoczonych do stosowania wyłącznie w żywieniu zwierząt gospodarskich - ponad czterokrotnie więcej niż w przypadku ludzi. Zamykanie znacznych części tak ogromnej branży nie jest ruchem, który FDA poczyniła lekko - tak naprawdę minęło 40 lat.

Dlaczego FDA jest tak zaniepokojona opornością na antybiotyki? Czy zalety zakazu stosowania antybiotyków u zwierząt gospodarskich rzeczywiście przewyższają wady? A w jaki sposób antybiotyki stały się tak powszechne u zwierząt gospodarskich?

Walka z opornością na antybiotyki

Po raz pierwszy zidentyfikowany przez Aleksandra Fleminga w 1928 roku, antybiotyk penicylina został okrzyknięty cudownym lekiem, ponieważ był w stanie zatrzymać bakterie wywołujące infekcję. W następnych latach opracowano penicylinę jako lek zarówno dla ludzi, jak i zwierząt gospodarskich, a infekcje, które kiedyś stanowiły przypadki śmierci, można leczyć rutynowymi zastrzykami lub pigułkami. Średnia długość życia wzrosła; spadła śmiertelność niemowląt. Podczas gdy 300 000 Amerykanów zmarło w wyniku choroby bakteryjnej w 1930 r., Mniej niż 95 000 osób zmarło na te same choroby w 1952 r., Mimo że populacja wzrosła o prawie 30%.

Ale był haczyk. Nawet gdy w 1945 roku przyjął Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny, Fleming ostrzegł resztę świata, jak szybko u bakterii powstaje oporność na antybiotyki. Pojawienie się oporności na antybiotyki lub zdolność szczepu bakterii do osłabienia działania danego leku jest prawie nieuniknione w społeczności drobnoustrojów - a gdy się zacznie, może szybko przeczesać całą populację bakterii. Przepowiednia Fleminga zadzwoniła druzgocąco: szczepy bakterii oporne na każdy dostępny lek zostały zidentyfikowane, wiele już w ciągu roku od ich pierwszego odkrycia. Szybkie pojawienie się oporności również kontrastuje z coraz wolniejszym tempem odkrywania leków: podczas gdy w latach 1935–1968 wprowadzono kilkanaście różnych klas antybiotyków, od tego czasu odkryto tylko dwie. Wiele naszych pierwszych antybiotyków znaleziono przypadkowo w naturze, izolowanych od innych bakterii, które ewoluowały w ciągu tysiącleci wojny między zarodkami. Ponadto trudności techniczne związane z projektowaniem i syntezą nowych leków w laboratorium w połączeniu z długim, rygorystycznym procesem testowania bezpieczeństwa i zatwierdzeniem przez FDA w USA sprawiły, że w naszych apteczkach nie ma nowych antybiotyków.

Gruźlica, rzeżączka i zakażenia gronkowcem to tylko niektóre z najbardziej niesławnych chorób zakaźnych o wysokiej oporności na leki, które wciąż dotykają świat. W wielu przypadkach pacjenci z tymi chorobami są odsunięci od szpitali, ponieważ po prostu nie ma już żadnych lekarstw do ich leczenia. Ponad 700 000 ludzi na całym świecie umiera każdego roku w wyniku bezpośrednich zakażeń bakteryjnych opornych na antybiotyki. A stawki rosną, a do 2050 r. Światowa oporność na antybiotyki będzie kosztować co najmniej 10 milionów istnień ludzkich i 8 bilionów dolarów rocznie.

Jak powstaje i rozprzestrzenia się opór? Jak się okazuje, jest to gra liczbowa. Wraz ze wzrostem liczby populacji bakteryjnych powstaje różnorodność: w bakteryjnym kodzie genetycznym występują przypadkowe mutacje, a niektórzy członkowie społeczności są bardziej przygotowani do radzenia sobie ze stresem - jak leki - niż inni. Gdy ta populacja zostanie potraktowana lekiem, zabije wiele bakterii - z wyjątkiem tych, które losowo rozwinęły oporność.

Nic więc dziwnego, że wielu naukowców jest zaniepokojonych tym, co uważają za niepotrzebne stosowanie antybiotyków w naszym inwentarzu żywym. Wiele leków, których używamy do ścisłego leczenia zwierząt gospodarskich lub dokładnie przypomina antybiotyki, które stosujemy u ludzi. Dopuszczając te związki w naszej żywności, glebie i wodzie w dowolnej ilości, zwiększamy występowanie bakterii opornych na te same leki, które stosujemy w leczeniu infekcji.

Ale od lat 50. XX wieku większość zwierząt hodowlanych w Stanach Zjednoczonych ciągle podaje antybiotyki na poziomie subterapeutycznym w pożywieniu i wodzie. Jak zaczęła się ta praktyka - czy stosowanie antybiotyków u zwierząt gospodarskich jest nadal uzasadnione w jakimkolwiek kontekście?

Czystość jest obok pucołowatości

We wczesnych dniach antybiotyków leki trafiły do ​​paszy dla zwierząt prawie jako szczęśliwy wypadek. Począwszy od lat 40. XX wieku antybiotyki były początkowo stosowane w żywieniu zwierząt w leczeniu chorób bakteryjnych, tak jak u ludzi. Leki załatwiły sprawę: rolnicy byli w stanie utrzymać swoje zwierzęta w zdrowiu i zminimalizować rozprzestrzenianie się bakterii wywołujących choroby u zwierząt gospodarskich i dostaw żywności. Ale leki miały również zaskakujący i początkowo niezamierzony efekt uboczny: spożywające je zwierzęta szybko zaczęły pakować kilogramy, pomimo jedzenia tej samej ilości jedzenia.

Więcej funtów oznaczało więcej mięsa na rynku - a wraz z gwałtownym odkryciem antybiotyku w latach 50. XX wieku, ogromna i niedroga gratka dla rolników. Szybko skorzystali z okazji, karmiąc wszystkie zwierzęta, chore lub zdrowe, subterapeutyczne dawki leków stymulujących wzrost. To nie tylko zwiększyło przyrost masy zwierząt, ale także działało profilaktycznie, aby uchronić zwierzęta przed zachorowaniem. Pozwoliło to rolnikom zaoszczędzić pieniądze na drogim jedzeniu i utrzymać zwierzęta w pomieszczeniach w gorszych, brudniejszych i bardziej ciasnych warunkach. Tak zwane antybiotyki stymulujące wzrost (GPA) zastąpiły pastwiska i paszę, a mięso trafiło na półki sklepowe w tonach. W ciągu kilku lat prawie żaden z antybiotyków podawanych zwierzętom hodowlanym nie był podawany w celu leczenia choroby, zamiast tego był stale rozdrabniany w nadziei zapobiegania przyszłym infekcjom i zwiększenia wydajności.

Co może wyjaśnić ten dziwny efekt uboczny antybiotyków? Większość naukowców uważa, że ​​odpowiedź leży w mikroflory jelitowej, ogromnej populacji bakterii i innych drobnoustrojów w przewodzie pokarmowym, która pomaga nam trawić żywność, zapobiegać szkodliwym patogenom i wytwarzać substancje chemiczne niezbędne do funkcjonowania organizmu. Po prostu zapobiegając infekcjom, antybiotyki mogą pozwolić ciału wydawać cenne zasoby na wzrost, a nie na układ odpornościowy. Dodatkowo antybiotyki mogą niszczyć populacje bakterii w jelicie cienkim; bakterie te mogą faktycznie konkurować z komórkami gospodarza o żywność, pozostawiając więcej składników odżywczych do wchłonięcia przez gospodarza podczas ich nieobecności. Inne dowody sugerują, że bakterie wytwarzają substancje chemiczne bezpośrednio hamujące wzrost. Wreszcie, podobnie jak antybiotyki mogą wpływać na nasze jelita, zwierzęta leczone zwykłymi antybiotykami mają zwykle jelita o bardzo różnej strukturze, co może zmieniać pobieranie składników odżywczych.

Bez względu na wyjaśnienie, efekty są jasne: duże dawki antybiotyków przyczyniają się do przyrostu masy ciała i wiemy o tym od lat 40. XX wieku.

Choroba, od gospodarstwa do stołu

Obecnie istnieją dwie duże obawy związane z nadużywaniem antybiotyków. Pierwszym z nich jest oporność na antybiotyki. Bakterie odporne na leki, takie jak MRSA, podaje się bezpośrednio na nasze talerze, w formie zakażonego mięsa lub z pól uprawnych nawożonych zanieczyszczonymi odchodami zwierząt gospodarskich. Z tego powodu FDA postanowiła, że ​​antybiotyki nie mogą być dłużej wykorzystywane do celów stymulujących wzrost. Ich stanowisko to „uzasadnione użycie”: tylko środki terapeutyczne. Nie naprawiaj go, jeśli się nie zepsuł - bo kto wie, co jeszcze może skończyć się szkodą.

Ten ruch nie jest pierwszym tego rodzaju. Unia Europejska zakazała stosowania antybiotyków w celu promowania wzrostu (ale nie zapobiegania chorobom) w 2006 r. - z mieszanymi wynikami. Zrozumiałe jest, że rolnicy są niezadowoleni z surowszych przepisów. Bez antybiotyków są zmuszeni polegać na znacznie bardziej kłopotliwych metodach odkażania i rozbudowywać fabryki, aby zapewnić więcej miejsca i zainwestować w więcej paszy. I tak wielu znalazło luki w ograniczeniach: okazuje się, że rolnicy łatwo kupują leki pod pozorem leczenia zamiast GPA i ponownie wprowadzają je do paszy. Może się to wydawać kłamstwem (lub po prostu nielegalnym), ale problem z pewnością nie jest czarno-biały: choroba zwierząt gospodarskich jest rzadka, a pozbycie się zwierząt ze szkodliwych bakterii chroni nie tylko nasze owce, krowy i świnie, ale także miliardy ludzi, którzy zjedz ich.

W Stanach Zjednoczonych wielu twierdziło, że przepisy te spowodują, że produkcja mięsa będzie droższa, i że poświęcamy funty mięsa, które zamiast tego mogłyby wyżywić głodnych ludzi. Chociaż niektóre analizy wykazały, że twierdzenia te są nieprawdziwe, nie można uniknąć faktu, że koszty prawdopodobnie wzrosną w perspektywie krótkoterminowej w miarę dostosowywania się rolników.

Ale jest jeszcze druga gorzka pigułka do przełknięcia. Te nieznośne skutki uboczne przybierania na wadze? Mogą się zdarzać także u ludzi.

W kilku badaniach zidentyfikowano możliwy związek między podawaniem antybiotyków niemowlętom i dzieciom a rozwojem otyłości w późniejszym życiu. I chociaż nie jest możliwe przeprowadzenie tych samych ostatecznych badań na ludziach, co my na myszach, wiele grup naukowców wykazało, że częste podawanie antybiotyków młodym myszom prowadzi do zwiększenia masy ciała. Inni wykazali, że usunięcie niektórych populacji bakterii z ludzkiego żołądka może faktycznie zwiększyć poziom greliny we krwi, hormonu zwiększającego apetyt.

Nie ma jeszcze naukowego konsensusu w sprawie związku między antybiotykami a otyłością u ludzi - ale naukowcy i lekarze zgadzają się, że rozsądniej jest zachować większą ostrożność, ponieważ nadal przepisujemy te leki dzieciom, biorąc pod uwagę, że Stany Zjednoczone są jednym z najlepszych konsumenci antybiotyków na świecie.

Więc jakie jest rozwiązanie tego wszechobecnego problemu? Naukowcy ciężko pracują nad opracowaniem leków nazywanych „antybiotykami”. Do tego czasu nasza potrzeba antybiotyków nie zniknie z dnia na dzień, więc prawdopodobnie zmierzone stosowanie antybiotyków tylko w razie potrzeby jest prawdopodobnie dobrym rozwiązaniem. W międzyczasie jednak zajmie więcej pracy, aby zdefiniować wiele ról, jakie antybiotyki odgrywają teraz od recepty na płytkę.

Katherine Wu jest doktorantką na Uniwersytecie Harvarda, gdzie studiuje gruźlicę, bardzo rozpowszechnioną i często oporną na antybiotyki infekcję bakteryjną. Jest współdyrektorem Science in the News, organizacji studenckiej, która szkoli naukowców w zakresie lepszego komunikowania się z ogółem społeczeństwa.

I Contain Multitudes to wieloczęściowa seria filmów poświęcona eksploracji cudownego, ukrytego świata mikrobiomu. Serial jest prowadzony przez pisarza naukowego Eda Yonga i produkowany przez HHMI Tangled Bank Studios we współpracy z Room 608.