Антимикробная резистентность, конъюгативные плазмиды и патогенность у Escherichia spp. в сточных и пресных водах Стокгольма, Швеция

Почему вода и микробы важны в повседневной жизни

Большинство людей считает, что антибиотикорезистентность развивается в больницах, но это исследование показывает, что на неё влияет и вода, протекающая под нашими городами и омывающая пляжи. Ученые в Стокгольме (Швеция) проследили бактерии из очистных сооружений и соседних озёр и прибрежных вод, чтобы задать простой, но актуальный вопрос: способствуют ли наши канализационные трубы распространению трудноизлечимых микробов обратно в окружающую среду, где люди плавают, отдыхают и берут питьевую воду?

Откуда брались пробы

Группа собирала воду и осадки в окрестностях Стокгольма летом 2022 года. Некоторые пробы взяты на входах и выходах крупных очистных сооружений, принимающих сточные воды из домов и больниц. Другие — из пресных озёр и солоноватых пляжей Балтийского моря, используемых для отдыха. С этих участков выделили 68 штаммов рода Escherichia, в основном E. coli — обычной кишечной бактерии, которая также служит стандартным маркером фекального загрязнения. Каждый штамм тестировали в лаборатории на устойчивость к антибиотикам, а затем секвенировали ДНК, чтобы выявить гены резистентности, гены, связанные с болезненностью, и малые кольцевые молекулы ДНК — плазмиды, которые могут перескакивать между бактериями.

Сильнее резистентность в сточных водах, чем в природных

Контраст между сточными и природными водами был поразительным. Более половины штаммов E. coli из сточных вод были устойчивы по крайней мере к трем классам антибиотиков, и многие несли кластеры генов резистентности, включая те, что инактивируют широко используемые цефалоспорины третьего поколения. В частности, гены семьи CTX‑M, особенно вариант CTX‑M‑15, были распространены в штаммах из сточных вод, но полностью отсутствовали в образцах из озёр и пляжей. Несколько штаммов из сточных вод принадлежали хорошо известным линиям, вызывающим инфекции мочевыводящих путей и бактериемию у людей, включая глобально проблемную группу ST131, и именно они несли наибольшее бремя генов резистентности.

Остатки антибиотиков и мобильная ДНК

Химический анализ воды показал, что концентрации остатков антибиотиков были последовательно выше на входах и выходах очистных сооружений, чем в природных точках. Уровни ципрофлоксацина в одном входном и одном выходном пункте превышали опубликованные пороги, при которых ожидается отбор резистентности. Этот химический фон важен, потому что многие гены резистентности находились на конъюгативных плазмидах — мобильных кольцах ДНК, которые могут переходить от одной бактерии к другой. В лабораторных экспериментах по скрещиванию плазмиды из 16 штаммов успешно передавались в стандартный реципиентный штамм, часто принося с собой резистентность к нескольким препаратам одновременно. Плазмиды из некоторых семейств, особенно IncN и IncI, передавались с особенно высокой эффективностью, что делает их мощными переносчиками резистентности в перенаселённой, насыщенной питательными веществами среде канализационных систем.

Признаки патогенности в обычных водах

Помимо устойчивости к препаратам, учёные искали в геномах гены, помогающие E. coli вызывать заболевания: гены токсинов, адгезины, позволяющие бактериям прикрепляться к кишечнику или мочевыводящим путям, и факторы, защищающие их в крови. Многие изолятов из сточных вод несли сочетания генов, типичных для внесекретных и урогенитальных патогенов, повторяя паттерны, наблюдаемые при клинических инфекциях. Удивительно, но значительная доля E. coli из внешне чистых озёр и пляжей также содержала некоторые из этих вирулентных генов, хотя у них в целом было меньше генов резистентности и отсутствовали бета‑лактамазы расширенного спектра. Исследование также выявило близких к окружающей среде родственников, таких как Escherichia marmotae, несущих гены, связанные с болезненностью, что указывает на то, что дикая фауна и природные воды могут быть резервуаром потенциальных патогенов.

Что это значит для людей и политики

В совокупности результаты рисуют картину очистных сооружений как важного перекрёстка, где смешиваются бактерии человеческого, животного и природного происхождения, подвергаются воздействию остатков антибиотиков и обмениваются мобильной ДНК, которая может сделать их одновременно более устойчивыми к препаратам и более способными вызывать болезни. Хотя очистные сооружения удаляют многие загрязнители, они не полностью устраняют резистентные или патогенные E. coli, и некоторые из этих штаммов и их плазмид сбрасываются в реки и прибрежные воды, используемые населением. Для широкой аудитории главный вывод таков: антибиотикорезистентность не ограничена больницами — на неё влияет то, как мы управляем сточными водами и защищаем природные водоёмы. Мониторинг канализационных и рекреационных вод, сокращение использования антибиотиков и совершенствование технологий очистки помогут замедлить экологическое «перераспространение» опасных микробов обратно к человеку.

Цитирование: Justh de Neczpal, A., Thorell, K., Tuts, L. et al. Antimicrobial resistance, conjugative plasmids and pathogenicity in wastewater and freshwater Escherichia spp. in Stockholm, Sweden. npj Antimicrob Resist 4, 32 (2026). https://doi.org/10.1038/s44259-026-00208-5

Ключевые слова: антибиотикорезистентность, очистка сточных вод, E. coli, экологическая микробиология, перенос плазмид