Artykuł przeglądowy Review
Oporność na leki przeciwbakteryjne jest obecnie poważnym i jednym z istotniejszych problemów współczesnej medycyny, rzutującym na efektywność leczenia chorób zakaźnych. Od wielu lat problem an-tybiotykooporności ma wymiar globalny i w związku z tym, jakie niesie zagrożenie dla zdrowia publicznego, stał się przedmiotem zainteresowania nie tylko środo-wisk naukowych, ale również coraz większej liczby działań podejmowanych przez organizacje odpowie-dzialne za nadzór zdrowotny. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) zaliczyła oporność drobnoustrojów na antybiotyki i chemioterapeutyki do największych współczesnych zagrożeń zdrowia publicznego oraz podkreśliła, że dynamika narastania oporności na leki znacznie przekracza tempo opracowywania nowych preparatów przeciwdrobnoustrojowych. Skalę
zjawi-ska ilustrują dane, jakie podają Europejzjawi-ska Agencja ds. Leków (EMA) i Europejskie Centrum ds. Profilaktyki i Kontroli Chorób (ECDC), zgodnie z którymi corocz-nie w krajach Unii Europejskiej umiera z powodu zaka-żeń wywołanych przez oporne na antybiotyki bakterie około 25 000 chorych (46). Działania podejmowane i realizowane przez Parlament Europejski mają na celu opracowanie ogólnounijnego planu zwalczania oporności na środki antybakteryjne. Ranga problemu narastania oporności wśród bakterii, jej związki ze sto-sowaniem antybiotyków oraz zagrożenie dla zdrowia publicznego doprowadziły do intensyfikacji badań nad klinicznymi aspektami oporności oraz monitorowania tego zjawiska u bakterii zoonotycznych, zarówno patogennych, bezpośrednio zagrażających zdrowiu ludzi, jak i u bakterii komensalnych, będących
poten-Stosowanie substancji przeciwbakteryjnych
w produkcji zwierzęcej a problem
antybiotykooporności bakterii
MONIKA PRZENIOSŁO-SIWCZYŃSKA, KRZYSZTOF KWIATEK, DARIUSZ WASYL* Zakład Higieny Pasz, *Zakład Mikrobiologii,
Państwowy Instytut Weterynaryjny – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, Al. Partyzantów 57, 24-100 Puławy
Otrzymano 11.09.2014 Zaakceptowano 16.10.2014
Przeniosło-Siwczyńska M., Kwiatek K., Wasyl D.
Use of antimicrobial agents in food production animals and the problem antimicrobial resistance Summary
This paper describes the history of antibiotics use in food animal production, their role in resistance development in bacteria, the European ban on growth-promoting antibiotics and its consequences for human and animal health. In the 1940s, the introduction of antibiotics to treat infectious diseases revolutionized medicine. Unfortunately, antibiotics were used not only in medicine and to treat food animals, but also to prevent animals from contracting diseases and to promote their growth (antibiotic growth promoters – AGPs). These applications and misuse of antibiotics have resulted in the development and spread of antibiotic resistance, which causes treatment failures. This has important consequences for public health, as resistance genes can be passed on to people. The magnitude of the problem is illustrated by the fact that more than 25 000 people in the European Union die each year from infections caused by antibiotic-resistant bacteria. The use of antimicrobials in animals can impact on public health. For example, the occurrence of vancomycin-resistant enterococci in food animals is associated with the use of avoparcin, a glycopeptides antibiotic used as a feed additive for the growth promotion of animals. Because the use of AGPs has been shown to cause risks to human health, the European Union banned avoparcin in 1997, bacitracin, spiramycin, tylosin and virginiamycin in 1999, and other AGPs since 2006. The data shows that discontinuing the use of AGPs resulted in reducing the levels of resistance in animals and food, and consequently in humans. However, benefits from the widespread ban of AGPs needs to be more carefully weighed against the increase in usage of therapeutic antibiotics in food animals and the growing of resistance in zoonotic food borne bacteria, such as Salmonella and Campylobacter.
cjalnym rezerwuarem genów oporności i indykatorem stosowania substancji przeciwbakteryjnych (12, 28, 42-44, 49, 51).
Rys historyczny
Era antybiotyków rozpoczęła się wraz z odkryciem penicyliny w 1928 r. przez Aleksandra Fleminga. Odkrycie leków przeciwbakteryjnych stanowiło prawdziwy przełom w leczeniu zakażeń bakteryjnych i jest uważane za najważniejsze osiągnięcie medycy-ny w XX wieku. Znaczenie odkrycia penicylimedycy-ny i jej praktycznego zastosowania doceniono przyznając A. Flemingowi wraz z H. W. Floreyem i E. B. Chainem nagrodę Nobla w 1945 r. Skuteczność penicyliny w leczeniu ropiejących ran Fleming opisał w 1932 r., natomiast jej przydatność została potwierdzona na frontach II wojny światowej. Początki stosowania an-tybiotyków u zwierząt sięgają połowy lat 40. XX w., gdy penicylina w formie liofilizatu do rozpuszczania w płynie fizjologicznym stała się dostępna dla lekarzy weterynarii do leczenia mastitis (24, 38). Bardzo szyb-ko odkryto również inne niż terapeutyczne działanie antybiotyków. Pod koniec lat 40. stwierdzono, że antybiotyki podawane zwierzętom z paszą mogą mieć efekt stymulujący na zwierzęta wyrażony zwiększe-niem przyrostów dziennych i lepszym wykorzystazwiększe-niem paszy. Odkryto to przypadkowo w 1946 r., prowadząc badania nad streptomycyną, gdy zaobserwowano, że dodatek antybiotyku do paszy dla kurcząt zwięk-sza u nich przyrosty masy ciała. W 1949 r. odkryto podobne działanie chlorotetracykliny (ówcześnie nazwanej aureomycyną) na podstawie obserwacji zwiększonych przyrostów masy kurcząt po podaniu odpadów pofermentacyjnych. Stwierdzono, że efekt takiego działania nie jest wynikiem działania witami-ny B12 (jak początkowo sądzono), ale małych ilości chlorotetracykliny. Zostało to później potwierdzone w dalszych badaniach z udziałem świń i bydła (38, 39). Wkrótce antybiotyki zostały wprowadzone do ży-wienia zwierząt w wielu krajach jako dodatek do pasz w dawkach subterapeutycznych w celu stymulowania wzrostu zwierząt, polepszenia przyrostów masy ciała, a także stopnia wykorzystania paszy. Z tego powodu substancje te określono mianem antybiotykowych sty-mulatorów wzrostu (ASW, antibiotic growth promoters – AGPs). Takie zastosowanie antybiotyków stało się powszechne i popularne w intensywnych hodowlach zwierząt gospodarskich, ponieważ ich dodatek do paszy powodował zwiększenie przyrostów masy ciała przy mniejszym zużyciu paszy i zwiększenie stopnia wykorzystania paszy poprzez polepszenie wchłaniania składników pokarmowych, a jednocześnie stanowił profilaktykę chorób powodujących największe straty w hodowli.
Antybiotykooporność bakterii
Przed zjawiskiem oporności na substancje prze-ciwbakteryjne przestrzegał już Aleksander Fleming,
odkrywca pierwszego antybiotyku – penicyliny. Jest wiele mechanizmów przeciwbakteryjnego działania antybiotyków. Niektóre zaburzają biosyntezę bak-teryjnej ściany komórkowej, inne syntezę białek na rybosomach bakteryjnych lub replikację i transkrypcję informacji genetycznych zakodowanych w DNA. Ich skutkiem jest dysfunkcja prowadząca do śmierci lub zahamowania wzrostu komórki bakteryjnej. W przy-padku, gdy dany antybiotyk traci zdolności bójcze lub zdolność hamowania wzrostu bakterii, można mówić o zjawisku antybiotykooporności. Istnieje wiele me-chanizmów, dzięki którym bakterie mogą uniknąć działania substancji przeciwbakteryjnej, a mianowicie: 1) swoiste enzymy mogą unieczynniać lub modyfiko-wać lek przed lub po wniknięciu do komórki bakteryj-nej; 2) powierzchnia bakterii może ulec modyfikacji tak, że staje się mniej przepuszczalna dla antybiotyku; 3) cel (swoiste białko lub kwas nukleinowy) może zostać zmodyfikowany w taki sposób, że słabiej wiąże się z antybiotykiem, czy w końcu w komórce bakte-ryjnej mogą funkcjonować mechanizmy aktywnego wypompowania substancji czynnej poza struktury komórkowe, przez co nie może ona dotrzeć do celu swojego działania (29). Kiedy pierwsze antybiotyki wchodziły do powszechnego użytku, tylko pojedyncze szczepy wykazywały oporność i nie przypuszczano, że oporność bakterii na antybiotyki stanie się poważnym problemem medycznym. Wkrótce stało się jasne, że pojawiają się szczepy bakterii charakteryzujące się znacznie większą opornością na dostępne substan-cje przeciwbakteryjne niż występujące na początku ery antybiotyków. Gdy w 1944 r. wprowadzono do lecznictwa penicylinę, niszczyła ona 100% szczepów gronkowca złocistego, w chwili obecnej wrażliwość wykazuje jedynie 9-10% szczepów (46). Niektóre bakterie są w naturalny sposób oporne na działanie niektórych antybiotyków (antybiotykooporność naturalna, np. niewrażliwość Escherichia coli na pe-nicylinę). Wynika to z właściwości drobnoustrojów i wiąże się z brakiem zdolności penetracji antybiotyku do wnętrza komórki. Poważniejszy problem pojawia się w przypadku, gdy bakterie zazwyczaj wrażliwe na działanie antybiotyków stają się oporne w wyniku zajścia zmian genetycznych (antybiotykooporność na-byta). Oporność nabyta rozwija się w wyniku mutacji lub nabywania obcego DNA (przenoszenie genów oporności). Do oporności nabytej może dochodzić np. poprzez selekcję szczepów opornych spośród populacji bakterii w przeważającej liczbie wrażliwych na dany antybiotyk, w wyniku mutacji dotyczącej zmian geno-mu lub w rezultacie transferu genów warunkujących antybiotykooporność z bakterii do bakterii uprzednio wrażliwych na dany antybiotyk (29, 40). Należy również podkreślić, że antybiotykooporność jest na-turalnym zjawiskiem biologicznym, a mechanizmy powodujące oporność istniały na długo przed odkry-ciem antybiotyków. D’Costa i wsp. (18) stwierdzili całą gamę genów kodujących oporność na antybiotyki
β-laktamowe, tetracykliny i glikopeptydy w próbkach pobranych z osadów dennych Cieśniny Beringa, których wiek szacowany jest na 30 tys. lat. Podobne wyniki dotyczące mikrobiomu jaskini Lechuguilla w stanie Nowy Meksyk (USA) (9) potwierdzają, że zjawisko oporności istniało na długo przed odkryciem i zastosowaniem substancji antybakteryjnych. Jest ono naturalnym elementem ekosystemu umożliwiającym przetrwanie tym gatunkom bakterii, które potrafią wyprodukować substancję pozwalającą pozbyć się bakterii konkurencyjnych. Aby przetrwać w takim środowisku, bakteria produkująca antybiotyk musi wytworzyć mechanizm oporności na własny produkt. Celowa lub zupełnie przypadkowa wymiana materiału genetycznego pomiędzy bakteriami reprezentującymi bardzo odległe gatunki i rodzaje bakterii leży u pod-staw obserwowanego obecnie zjawiska oporności. Ponadto powszechne, często nadmierne i niewłaściwe stosowanie antybiotyków w medycynie i weterynarii przyczyniło się do nasilenia częstości występowania oporności i rozprzestrzenienia się bakterii antybioty-koopornych (33). Wpłynęło na to kilka czynników, mianowicie: występowanie dużej liczby szczepów opornych występujących w zakażeniach szpitalnych, niewłaściwie prowadzona terapia (zbyt mała dawka, krótki czas podawania), niepotrzebna profilaktyka (podanie antybiotyku bez wskazań), brak uprzedniej identyfikacji czynnika etiologicznego i sprawdzenia lekowrażliwości, które są najczęstszymi powodami narastania oporności (46). Niezależnie od tego, jakie było pierwotne pochodzenie genów oporności na anty-biotyki, nadużywanie ich bardzo zwiększyło częstość występowania opornych szczepów u ludzi i zwierząt. Przenoszenie antybiotykoopornych bakterii i transfer genów kodujących oporność może następować po-przez kontakty bezpośrednie zwierząt między sobą oraz z człowiekiem, jak również pośrednio poprzez
np. surowce i żywność pochodzenia zwierzęcego (41), żywność pochodzenia roślinnego, gnojowicę, glebę, wodę. Ludzie i zwierzęta podlegają zatem stałemu na-rażeniu na liczne źródła antybiotykoopornych bakterii i genów oporności, w wyniku czego może dochodzić u ludzi do zasiedlania przewodu pokarmowego przez oporne drobnoustroje lub do wywołania infekcji przez antybiotykooporne bakterie odzwierzęce (tab. 1).
Stosowanie ASW a antybiotykooporność Przez wiele lat antybiotyki były stosowane w me-dycynie i weterynarii oraz do celów pozamedycznych. Substancje, które były używane w weterynarii w celu leczenia zakażeń bakteryjnych lub do zapobiegania wystąpieniu objawów chorobowych, w zabiegach zootechnicznych, transporcie zwierząt oraz jako sty-mulatory wzrostu w paszach, należały do tych samych grup związków chemicznych, co antybiotyki stoso-wane w terapii lub profilaktyce zakażeń bakteryjnych u ludzi. Uważa się, że tak powszechne zastosowanie antybiotyków, zwłaszcza w profilaktyce oraz produk-cji zwierzęcej spowodowało wzrost częstości wystę-powania szczepów antybiotykoopornych. Problem oporności powiązanej ze stosowaniem antybiotyków w hodowli zwierząt został po raz pierwszy opisany w 1969 r. w tzw. raporcie Swanna i od tego czasu roz-począł się w Europie proces podziału antybiotyków na lecznicze i paszowe. Wspomniany raport zawierał propozycje ograniczenia i uporządkowania używania antybiotyków jako dodatków paszowych, zwracał m.in. uwagę na konieczność wydzielenia tzw. anty-biotyków paszowych, czyli takich, które mogły być traktowane bardziej liberalnie od tych, które powinny być zarezerwowane wyłącznie do celów leczniczych. W tym czasie, tj. w latach 1972-1974, wycofano w wielu krajach europejskich stosowane jako ASW takie antybiotyki, jak: penicylina, streptomycyna i te-Tab. 1. Przykłady transmisji oporności na antybiotyki od zwierząt do ludzi (32)
Bakteria Źródło zwierzęce Osoby narażone Antybiotyki, których dotyczył transfer oporności Komentarz
Escherichia coli a Kurczęta (USA) Pracownicy fermy Tetracyklina Tetracyklina była podawana
ptakom z paszą (1976 r.) Staphylococcus aureus,
Streptococcus spp., Escherichia coli a
Świnie (Francja) Pracownicy fermy Erytromycyna, penicyliny, tetracyklina, streptomycyna
Escherichia coli a Kurczęta (USA) Pracownicy fermy Gentamycyna Gentamycyna była podawana
zwierzętom profilaktycznie Escherichia coli a Świnie i kurczęta (Chiny) Pracownicy fermy Apramycyna
Salmonella Newport b Żywność – hamburger
(wołowina) Pacjenci szpitala z biegunką Ampicylina, tetracyklina Mięso pochodziło od zwierząt, które otrzymywały chlorotetracyklinę jako ASW (1984 r.)
Escherichia coli,
Salmonella Typhimurium b Bydło (Belgia) Pacjenci szpitala Apramycyna, gentamycyna
Enterococcus faecium b Świnie i kurczęta (Dania) Pacjenci szpitala z biegunką Wankomycyna
Escherichia coli b Kurczęta (Hiszpania) Pacjenci szpitala
z bakteriemią Ciprofloksacyna
tracykliny. Przyczyną takiej decyzji były m.in. dane pochodzące z Wielkiej Brytanii na temat zwiększenia częstości występowania izolatów E. coli pochodzących od drobiu opornych na tetracykliny z 3,5% do 63,2% w okresie czterech lat (1957-1960) używania tych antybiotyków u drobiu (48). Obawy związane z moż-liwym rozprzestrzenianiem się antybiotykoopornych bakterii od zwierząt gospodarskich spowodowały wprowadzenie restrykcji związanych ze stosowaniem antybiotyków jako dodatków paszowych u zwierząt i w konsekwencji wprowadzenie całkowitego zakazu stosowania antybiotyków jako stymulatorów wzrostu obowiązującego od 1 stycznia 2006 r. (34, 36). We wcześniejszych latach zostało podjętych wiele badań, aby ocenić wpływ stosowania ASW na rozwój anty-biotykooporności (3, 7, 8, 11, 13, 15, 19, 22, 30, 50). Odkryto, że stosowanie takich stymulatorów wzrostu, jak awoparcyna czy wirginiamycyna prawdopodob-nie spowodowało selekcję oporności na antybiotyki używane u ludzi, takie jak wankomycyna i Synercid (półsyntetyczny antybiotyk, połączenie chinuprysty-ny i dalfoprystychinuprysty-ny). Związki pomiędzy stosowaniem ASW a pojawieniem się oporności u Enterococcus spp. i innych bakterii Gram-dodatnich opisane zostały dla awoparcyny (7, 35, 45), makrolidów, bacytracyny i streptogramin (3, 21, 25, 35) oraz awilamycyny (1, 3, 4, 19). Zakłada się, że oporność odzwierzęcych szczepów bakterii mogła być indukowana dodawanymi do paszy antybiotykami, które aplikowane w daw-kach subterapeutycznych mogły przyczyniać się do selekcji bakterii tym częściej, im powszechniej były stosowane antybiotyki. Przykładem rozprzestrzenienia się oporności, która była spowodowana nadmiernym stosowaniem antybiotyków w chowie zwierząt, jest oporność na antybiotyki glikopeptydowe, w tym wan-komycynę, antybiotyk ostatniej szansy w leczeniu za-każeń gronkowcowych. Jako przyczynę pojawienia się enterokoków opornych na wankomycynę wskazuje się nadmierne stosowanie wankomycyny w leczeniu ludzi oraz stosowanie awoparcyny jako dodatku do pasz.
Awoparcyna
Awoparcyna jest zaliczana do antybiotyków gliko-peptydowych, dużej grupy antybiotyków naturalnych otrzymywanych ze szczepów Actinomyces (29). W me-dycynie, ze względu na swoje szczególnie silne dzia-łanie przeciwbakteryjne, antybiotyki glikopeptydowe odgrywają istotną rolę w leczeniu ciężkich zakażeń wywołanych przez Staphylococcus aureus lub inne drobnoustroje Gram-dodatnie. Do tej grupy zaliczana jest również wankomycyna będąca jednym z najsku-teczniejszych antybiotyków stosowanych w leczeniu ciężkich zakażeń gronkowcami i paciorkowcami opornymi na antybiotyki β-laktamowe. Wprowadzenie do lecznictwa wankomycyny, odkrytej w 1956 r., sta-nowiło przełom w terapii zakażeń wywołanych przez szczepy MRSA (methicillin-resistant Staphylococcus
aureus – oporny na metycylinę Staphylococcus
au-reus). Natomiast awoparcyna znalazła zastosowanie
w weterynarii jako dodatek do pasz i była stosowana od początku lat 70. w wielu krajach europejskich jako stymulator wzrostu mający zastosowanie u drobiu, świń, bydła, krów mlecznych, cieląt, owiec i kóz. Awoparcyna jest antybiotykiem, na który występuje krzyżowa oporność z wankomycyną. Wzrost zakażeń wywołanych przez Enterococcus spp. oporne na wan-komycynę (VRE – vancomycin-resistant enterococci – oporne na wankomycynę enterokoki) i pojawienie się VRE izolowanych od zwierząt żywionych paszą z dodatkiem awoparcyny zwróciło uwagę naukowców na rolę awoparcyny w występowaniu VRE u ludzi (2, 7, 22, 26, 27, 32). Wystąpienie wankomycynooporności typu A (vanA) u Enterococcus faecium i E. faecalis jest łączone właśnie z podawaniem zwierzętom awoparcy-ny w paszy, opisywano także przenoszenie oporawoparcy-nych bakterii ze zwierząt żywionych paszą z awoparcyną na ludzi (8, 11, 15, 45, 50). W związku z obawami, że podawanie zwierzętom awoparcyny przyczyniło się do selekcji i rozpowszechnienia enterokoków opornych na glikopeptydy stosowane w medycynie (wankomycyna, teikoplanina), Komisja Europejska w 1997 r. wprowa-dziła zakaz stosowania awoparcyny jako ASW (20).
Wirginiamycyna
Wirginiamycyna jest antybiotykiem należącym do dużej grupy naturalnych, cyklicznych peptydów, do których zalicza się również prystynamycynę i strep-tograminy. Z całej grupy dwa antybiotyki zostały do-puszczone do ogólnego stosowania: wirginiamycyna w weterynarii jako dodatek do pasz dla drobiu, świń i cieląt, natomiast prystynamycyna do stosowania w zakażeniach gronkowcowych. Należący również do tej grupy Synercid, półsyntetyczny antybiotyk zło-żony z naturalnych streptogramin grupy A (dalfopry- styna) i grupy B (chinuprystyna) wykazywał działa-nie przeciwbakteryjne na gronkowce (w tym szcze- py MRSA), paciorkowce i enterokoki (w tym szczepy VRE, z wyłączeniem E. faecalis, który jest oporny na działanie tego antybiotyku). Według wielu autorów używanie wirginiamycyny jako stymulatora wzrostu u zwierząt mogło wpłynąć na szerzenie się oporności wśród bakterii na streptograminy stosowane w medy-cynie. W Danii stosowanie wirginiamycyny u broj-lerów spowodowało wzrost występowania opornych
E. faecium z 27% do 70%, po czym odnotowano spadek
odsetka izolatów opornych do 34% po jej wycofaniu (5). Izolowano także enterokoki oporne na prystyna-mycynę od świń w Holandii, enterokoki wykazujące oporność na wirginiamycynę w Danii oraz oporne na streptograminy E. faecium od indyków żywionych paszą z wirginiamycyną (32, 47). Wirginiamycyna została wycofana w UE w 1999 r. właśnie z powo-du obaw związanych z występowaniem krzyżowej oporności enterokoków i gronkowców opornych na wirginiamycynę na stosowane w leczeniu ludzi pry-stynamycynę i Synercid (11, 13, 30, 37). W 1999 r.
wraz z wirginiamycyną wycofano także zezwolenia na stosowanie jako ASW takich antybiotyków, jak: cynk-bacytracyna, spiramycyna i tylozyna, podając jako przyczynę potrzebę ochrony zdrowia publicznego. Tylozyna jest antybiotykiem makrolidowym, podobnie jak erytromycyna i azytromycyna, antybiotyki o du-żym znaczeniu w leczeniu zakażeń u ludzi wywołanych przez gronkowce i paciorkowce. Zakaz stosowania tylozyny jako ASW był spowodowany pojawieniem się u bakterii występujących w rezerwuarze zwierzęcym opornych na tylozynę, oporności na erytromycynę i azytromycynę (37).
Awilamycyna
Po wprowadzeniu w 1999 r. zakazu dla ww. stymu-latorów wzrostu utrzymano zezwolenia na stosowanie następujących stymulatorów wzrostu: monenzyny, sa-linomycyny, flawomycyny (flawofosfolipolu) i awila-mycyny. Awilamycyna jest oligosacharydem, który był stosowany jako stymulator wzrostu u drobiu i świń. Do tej samej grupy należy ewerninomycyna, antybiotyk stosowany w medycynie ludzkiej, działający na bakte-rie Gram-dodatnie (penicylinooporne gronkowce i pa-ciorkowce) i wykazujący wysoką skuteczność wobec szczepów gronkowców i paciorkowców opornych na wankomycynę. Opisano pojawienie się enterokoków opornych na awilamycynę, które wykazywały zmniej-szoną wrażliwość na ewerninomycynę i z powodu wy-stępowania oporności krzyżowej między awilamycyną i ewerninomycyną (1, 4, 5, 14, 19) z dniem 1 stycznia 2006 r. zakazano stosowania awilamycyny wraz z mo- nenzyną, flawomycyną i salinomycyną, zgodnie z roz-porządzeniem nr 1831/2003 dotyczącym dodatków paszowych. Tym samym zakończył się proces wycofy-wania ASW w Unii Europejskiej (36). Mając świado-mość zagrożenia, jakie wynika z narastania oporności bakterii na antybiotyki, Komisja Europejska wprowa-dziła zakaz stosowania ASW u zwierząt rzeźnych we
wszystkich krajach członkowskich UE dla realizacji nadrzędnego celu, jakim jest ochrona zdrowia publicz-nego. W tabeli 2 przedstawiono wybrane antybiotyki, które były stosowane jako stymulatory wzrostu wraz z ich analogami z współistniejącą opornością krzyżową oraz gatunki zwierząt, dla których były przeznaczone.
Skutki wprowadzenia zakazu stosowania ASW u zwierząt
Według wielu autorów, wycofanie ASW przyczyni- ło się do zmniejszenia występowania oporności na antybiotyki u niektórych bakterii. Przykładowo: Dania, która wprowadziła zakaz stosowania awoparcyny, w 1995 r. zanotowała spadek występowania VRE u drobiu z ~80% w 1995 r. do ~5% w 1998 r. (6), nato- miast w Niemczech zaobserwowano spadek z ~100% w 1995 r. do ~25% w 1997 r. (26), a w Holandii odno-towano zmniejszenie występowania VRE u zwierząt i ludzi w dwa lata po wycofaniu awoparcyny (10). Del Grosso i wsp. (23) stwierdzili natomiast zmniejszenie odsetka szczepów VRE izolowanych z mięsa drobio-wego z 18,8% do 9,6% oraz z mięsa wieprzodrobio-wego z 9,7% do 6,9%. Publikowane dane wskazują rów-nież na zmniejszenie odsetka szczepów Enterococcus
faecium opornych na chinuprystynę/dalfoprystynę,
co mogło być wynikiem wycofania wirginiamycyny. Wyeliminowanie tylozyny ze stymulatorów wzrostu skutkowało natomiast spadkiem opornych na tylozynę szczepów E. faecium z 93% w 1996 r. do 26% w 2001 r. (5). W Danii, która w 1999 r. wycofała się ze stoso-wania wszystkich ASW, stwierdzono znaczący spadek odsetka szczepów E. faecium opornych na awoparcynę, wirginiamycynę i awilamycynę (48).
Oprócz pozytywnych skutków wprowadzonych re-strykcji dotyczących ASW należy zauważyć również efekty niepożądane. Wielu uczestników dyskusji na temat skutków wprowadzenia zakazu stosowania ASW wskazywało na możliwość wzrostu zużycia antybio-Tab. 2. Antybiotykowe stymulatory wzrostu stosowane w UE w produkcji zwierzęcej (32, 34)
Antybiotyk Gatunki, dla których był przeznaczony ASW Grupa Analog, z którym ASW wykazuje oporność krzyżową
Awilamycyna Drób, świnie Oligosacharydy Ewerninomycyna
Awoparcyna Drób, świnie, bydło, krowy mleczne, cielęta, owce i kozy Glikopeptydy Wankomycyna, teikoplanina
Bacytracyna/cynk-bacytracynam Drób, cielęta, jagnięta i koźlęta, świnie Polipeptydy Aktynomycyna, kolistyna, polimyksyna B
Flawofosfolipol Drób, bydło, świnie, króliki Glikolipidy Wankomycyna, teikoplanina
Monenzyna Bydło Antybiotyki jonoforowe Brak
Penicylina prokainowam Drób, świnie β-laktamy Inne β-laktamy
Salinomycyna Świnie Antybiotyki jonoforowe Brak
Spiramycynam Świnie, drób, cielęta, jagnięta i koźlęta Makrolidy Erytromycyna i inne makrolidy
Streptomycynam Świnie, drób Aminoglikozydy Inne aminoglikozydy
Tetracykliny (chloro- i oksy-)m Drób, świnie, bydło Tetracykliny Inne tetracykliny
Tylozyna Świnie, cielęta, bydło, drób Makrolidy Erytromycyna i inne makrolidy Wirginiamycyna Drób, świnie, cielęta Streptograminy Chinuprystyna/dalfoprystyna Objaśnienia: m – antybiotyk stosowany w medycynie
tyków w lecznictwie weterynaryjnym. Wprowadzenie zakazu stosowania ASW w 1999 r. spowodowało w Wielkiej Brytanii zwiększenie zużycia substancji antybakteryjnych do celów terapeutycznych z 383 ton w 1999 r. do 437 ton w 2000 r. Głównymi grupami chemioterapeutyków, których dotyczyła zwiększona sprzedaż, były tetracykliny, sulfonamidy i makrolidy (14). W Danii natomiast w okresie od 1999 r. do 2004 r. zwiększyła się sprzedaż antybiotyków do celów lecz-niczych z 62 ton do 112,5 ton. Głównie dotyczyło to makrolidów i linkosamidów, tetracyklin oraz penicylin (17). W Holandii odnotowano także zwiększenie zuży-cia antybiotyków stosowanych w celach leczniczych po wprowadzonych zakazach (31). Z opublikowanych danych wynika, że w okresie od 1999 r. do 2007 r. na-stąpił wzrost ilości stosowanych antybiotyków z 310 ton do 565 ton. Należy jednak zauważyć, że od 2008 r. obserwowane jest zmniejszenie ilości używanych antybiotyków, w 2012 r. sprzedaż wyniosła 249 ton, co w porównaniu z 2007 r. stanowi spadek o 56%. Zmniejszenie zużycia antybiotyków jest wynikiem wdrożonego w Holandii programu mającego na celu monitorowanie i ograniczenie ilości zużywanych le-ków przeciwbakteryjnych.
Zwiększonemu zużyciu antybiotyków do celów te-rapeutycznych, jakie obserwowano po wprowadzeniu zakazu stosowania ASW, przypisuje się wzrost opor-ności wśród patogenów bakteryjnych, takich jak np.
Salmonella. Z punktu widzenia zdrowia publicznego
niezmiernie ważne jest szerzenie się antybiotyko-oporności wśród bakterii zoonotycznych, takich jak
Salmonella i Campylobacter oraz Escherichia coli.
Określenie poziomu oporności na substancje przeciw-bakteryjne szczepów Salmonella i Campylobacter jest ważne z punktu widzenia zagrożeń zdrowotnych oraz przeciwdziałania zakażeniom groźnych dla zdrowia i życia.
Zaobserwowano wzrost oporności Salmonella wy-rażony zwiększoną częstością występowania pocho-dzących od świń izolatów S. Typhimurium opornych na tetracykliny i sulfonamidy, a także zwiększenie odsetka opornych na tetracykliny i fluorochinolony izolatów Campylobacter pochodzących od ludzi (16, 19). Warto podkreślić, że u zwierząt oraz w medycynie wykorzystywane są te same grupy chemioterapeuty-ków (fluorochinolony, tetracykliny, aminoglikozydy), co dodatkowo stwarza zagrożenie dla zdrowia pu-blicznego. Stosowanie np. enrofloksacyny u zwierząt hodowlanych przyczyniło się do rozwoju oporności u bakterii z rodzaju Salmonella i Campylobacter na ci-profloksacynę podawaną w leczeniu ludzi (48, 49, 51). Bakterie komensalne (E. coli) nie powodują na ogół widocznych zakażeń, stanowią jednak olbrzymi rezer-wuar genów oporności dla bakterii chorobotwórczych. Rezerwuar ten zwiększa się wraz ze stosowaniem środków antybakteryjnych i selektywnym ich od-działywaniem. Pojawienie się opornych bakterii było
m.in. efektem powszechnego stosowania antybiotyków w chowie zwierząt, co stworzyło presję środowiskową i spowodowało selekcję oraz rozprzestrzenianie się szczepów opornych. Szczególnie przydatne w zakre-sie monitorowania oporności bakterii powiązanej ze stosowaniem substancji antybakteryjnych u zwierząt jest wykorzystanie niepatogennych, indykatorowych
E. coli. Publikowane dane wskazują na zdecydowanie
większy odsetek (~80%) izolatów E. coli nie wyka-zujących jakichkolwiek mechanizmów oporności pochodzących od bydła mlecznego, któremu nie po-dawano substancji antybakteryjnych w porównaniu z odsetkiem izolatów wynoszących ~5% od brojlerów i ~11% od indyków uzyskanych od zwierząt, u których substancje te mogły być stosowane okresowo (42).
Biorąc pod uwagę dane dotyczące selekcji szczepów opornych na antybiotyki stosowane w medycynie i jako stymulatory wzrostu, narastające zagrożenie dotyczące skuteczności antybiotykoterapii wobec zakażeń spo-wodowanych pochodzącymi od zwierząt antybioty-koopornymi patogenami oraz zagrożenie dla zdrowia publicznego, Komisja Europejska wprowadziła zakaz stosowania ASW obowiązujący od 1 stycznia 2006 r. Było to wynikiem m.in. przedstawionych danych na te-mat obniżania się liczby antybiotykoopornych izolatów z rezerwuaru zwierzęcego po wprowadzeniu zakazu dla niektórych ASW w latach 1997-1999. Od 2006 r. w Europie antybiotyki mogą być stosowane u zwierząt tylko do celów leczniczych. Należy zaznaczyć, że w przeciwieństwie do UE w innych krajach stosowanie ASW jest nadal w różnym stopniu dozwolone (34).
Od tego czasu w Unii Europejskiej, w tym także w Polsce, podjęto wiele działań mających na celu ra-cjonalizację stosowania antybiotyków i środków prze-ciwbakteryjnych, stałe monitorowanie i nadzorowanie antybiotykooporności drobnoustrojów oraz kontrolę i nadzór nad zużyciem antybiotyków w medycynie i weterynarii. Niezmiernie ważna jest kontrola nad rozprzestrzenianiem się oporności drobnoustrojów, zwłaszcza patogenów bakteryjnych, które są niewraż-liwe na większość dostępnych chemioterapeutyków, co ma na celu przeciwdziałanie zakażeniom groźnym dla zdrowia i życia. Również istotne jest badanie oporności bakterii wskaźnikowych, które można wy-korzystać w monitorowaniu oporności na substancje przeciwbakteryjne lub określeniu prawdopodobnych związków oporności bakterii izolowanych od zwierząt ze stosowaniem u nich substancji antybakteryjnych.
Piśmiennictwo
1. Aarestrup F. M.: Association between decreased susceptibility to a new antibiotic for treatment of human diseases, everninomycin, and resistance to an antibiotic used for growth promotion in an animals, avilamycin. Microb. Drug Resist. 1998, 4, 137-141.
2. Aarestrup F. M., Ahrens P., Madsen M., Pallesen L. V., Poulsen L., Westh H.: Glycopeptide susceptibility among Danish Enterococcus faecium and Enterococcus faecalis isolates of animal and human origin and PCR identifi-cation of genes within the VanA cluster. Antimicrob. Agents Chemother. 1996, 40, 1938-1940.
3. Aarestrup F. M., Kruse H., Tast E., Hammerum A. M., Jensen L. B.: Associations between the use of antimicrobial agents for growth promotion and the occur-rence of resistance among Enterococcus faecium from broilers and pigs in Denmark, Finland and Norway. Microb. Drug Resist. 2000, 6, 63-70. 4. Aarestrup F. M., McNicholas P. M.: Incidence of high level evernimicin
resi-stance in Enterococcus faecium among food animals and humans. Antimicrob. Agents Chemother. 2002, 46, 3088-3090.
5. Aarestrup F. M., Seyfarth A. M., Emborg H. D., Pedersen K., Hendriksen R. S.,
Bager F.: Effect of abolishment of the use of antimicrobial agents for growth
promotion on occurrence of antimicrobial resistance in faecal enterococci from food animals in Denmark. Antimicrob. Agents Chemother. 2001, 45, 2054-2059.
6. Bager F., Aarestrup F. M., Madsen M., Wegener H. C.: Glycopeptide resistance in Enterococcus faecium from broilers and pig following discontinued use of avoparcin. Microb. Drug Resist. 1999, 5, 53-56.
7. Bager F., Madsen M., Christensen J., Aarestrup F. M.: Avoparcin used as a growth promoter is associated with the occurrence of vancomycin-resistant Enterococcus faecium on Danish poultry and in pig farms. Prev. Vet. Med. 1997, 31, 95-112.
8. Bates J., Jordens J. Z., Griffiths D. T.: Farm animals as a putative reservoir for vancomycin resistant enterococcal infection in man. J. Antimicrob. Chemother. 1994, 34, 507-516.
9. Bhullar K., Waglechner N., et al.: Antibiotic Resistance is Prevalent in an Isolated Cave Microbiome. PLoS ONE 2012, 7, e34953.
10. Bogaard A. E. van den, Bruinsma N., Stobberingh E. E.: The effect of banning avoparcin on VRE carriage in The Netherlands. J. Antimicrob. Chemother. 2000, 46, 145-153.
11. Bogaard A. E. van den, Stobberingh E. E.: Epidemiology of resistance to antibiotics. Links between animals and humans. Int. J. Antimicrob. Agents 2000, 14, 327-335.
12. Bronzwaer S., Aarestrup F., et al.: Harmonised monitoring of antimicrobial resistance in Salmonella and Campylobacter isolates from food animals in the European Union. Clin. Microbiol. Infec. 2008, 14, 522-533.
13. Butaye P., Devriese L. A., Haesebrouck F.: Antimicrobial Growth Promoters Used in Animal Feed: Effects of Less Well Known Antibiotics on Gram-Positive Bacteria. Clin. Microbiol. Rev. 2003, 16, 175-188.
14. Casewell M., Friis Ch., Marco E., McMullin P., Phillips I.: The European ban on growth-promoting antibiotics and emerging consequences for human and animal health. J. Antimicrob. Chemother. 2003, 52, 159-161.
15. Collignon P.: Vancomycin-resistant enterococci and use of avoparcin in animal feed: is there a link? Med. J. Aust. 1999, 171, 144-146.
16. DANMAP: Use of antimicrobial agents and occurrence of antimicrobial resi-stance in bacteria from food animals, foods and humans in Denmark. Danish Institute for Food and Veterinary Research 2001.
17. DANMAP: Use of antimicrobial agents and occurrence of antimicrobial re-sistance in bacteria from food animals, foods and humans in Denmark. Danish Institute for Food and Veterinary Research 2004.
18. D’Costa V. M., King Ch. E., et al.: Antibiotic resistance is ancient. Nature 2011, 477, 457-461.
19. Delsol A. A., Randall L., Cooles S., Woodward M. J., Sunderland J., Roe J. M.: Effect of the growth promoter avilamycin on emergence and persistence of antimicrobial resistance in enteric bacteria in the pig. J. Appl. Microbiol. 2005, 98, 564-571.
20. Dyrektywa Komisji (WE) 97/6 z dnia 30 stycznia 1997 r. zmieniająca dyrek-tywę Rady 70/524/EWG dotyczącą dodatków paszowych.
21. Gambarotto K., Ploy M. C., Dupron F., Giangiobbe M., Denis F.: Occurence of vancomycin-resistant enterococci in pork and poultry products from a cattle-rearing area of France. J. Clin. Microbiol. 2001, 39, 2354-2355. 22. Goosens H.: Spread of vancomycin-resistant enterococci: differences between
the United States and Europe. Infect. Cont. Hosp. Ep. 1998, 19, 546-551. 23. Grosso M. Del, Caprioli A., Chinzari P., Fontana M. C., Pezzotti G.,
Manfrin A., di Giannatale E., Goffredo E., Pantosti A.: Detection and
char-acterization of vancomycin-resistant enterococci in farm animal and raw meat products in Italy. Microb. Drug Resist. 2000, 6, 313-318.
24. Gustafson R. H., Bowen R. E.: Antibiotic use in animal agriculture. J. Appl. Microbiol. 1997, 83, 531-541.
25. Kieke A. L., Borchardt M. A., Kieke B. A. et al.: Use of streptogramin growth promoters in poultry and isolation of streptogramin-resistant Enterococcus faecium from humans. J. Infect. Dis. 2006, 194, 1200-1208.
26. Klare I., Badstrubner D., Konstabel C., Bohme G., Claus H., Witte W. et al.: Decreased incidence of VanA-type vancomycin-resistant enterococci isolated from poultry meat and from faecal samples of humans in the community after discontinuation of avoparcin usage in animal husbandry. Microb. Drug Resist. 1999, 5, 45-52.
27. Kruse H., Johansen B. K., Rorovik L. M., Schiller G.: The use of avoparcin as a growth promoter and the occurance of vancomycin-resistant Enterococcus
species in Norwegian poultry and swine production. Microb. Drug Resist. 1999, 5, 135-139.
28. Kuczkowski M., Krawiec M., Woźniak A., Bednarski M., Wieliczko A.: Lekooporność Escherichia coli izolowanych od ptaków. Aktualne problemy w patologii drobiu ze szczególnym uwzględnieniem lekooporności drobno-ustrojów. Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu 2013, s. 48-54.
29. Lambert H. P., O’Grady F. W.: Antybiotyki i chemioterapia. Wydawnictwo Medyczne, Warszawa 1994.
30. Linton A. H., Hinton M. H., Al Chalaby Z. A. M.: Monitoring for antibiotic resistance in enterococci consequent upon feeding growth promoters active against gram-positive bacteria. J. Vet. Pharmacol. Therap. 1985, 8, 62-70. 31. MARAN. Monitoring of antimicrobial resistance and antibiotic usage in
ani-mals in the Netherlands. Central Veterinary Institute, Agricultural Economics Research Institute, Wageningen 2013.
32. Marschall B. M., Levy S. B.: Food Animals and Antimicrobials: Impacts on Human Health. Clin. Microbiol. Rev. 2011, 24, 718-733.
33. Mazurek J., Bok E., Pusz P., Stosik M., Baldy-Chudzik K.: Phenotypic and genotypic characteristics of antibiotic resistance of commensal Escherichia coli isolates from healthy pigs. Bull. Vet. Inst. Pulawy 2014, 58, 211-218. 34. Przeniosło-Siwczyńska M., Kwiatek K.: Dlaczego zakazano stosowania w
ży-wieniu zwierząt antybiotykowych stymulatorów wzrostu? Życie Wet. 2013, 88, 104-108.
35. Robredo B., Singh K. V., Baquero F., Murray B. E., Torres C.: Vancomycin-resistant enterococci isolated from animals and food. Int. J. Food Microbiol. 2000, 54, 197-204.
36. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) 1831/2003 z dnia 22 września 2003 r. w sprawie dodatków stosowanych w żywieniu zwierząt. 37. Rozporządzenie Rady (WE) 2821/98 z dnia 17 grudnia 1998 r. zmieniające,
w odniesieniu do cofnięcia zezwolenia dla niektórych antybiotyków, dyrektywę 70/524/EWG dotyczącą dodatków paszowych.
38. Różańska H.: Wpływ pozostałości antybiotyków na wyniki badań mikrobio-logicznych. Praca dokt. PIWet-PIB, Puławy 1999.
39. Ruszczyc Z.: Żywienie zwierząt i paszoznawstwo. PWRiL, Warszawa 1983. 40. Truszczyński M., Pejsak Z.: Antybiotykooporność bakterii zoonotycznych
występujących u zwierząt i w żywności. Życie Wet. 2010, 85, 891-894. 41. Wasiński B., Różańska H., Osek J.: Occurrence of extended spectrum
β-lactamase- and AmpC-producing Escherichia coli in meat samples. Bull. Vet. Inst. Pulawy 2013, 57, 513-517.
42. Wasyl D., Hoszowski A., Zając M.: Oporność Salmonella i komensalnych E. coli – skutek stosowania antybiotyków czy epidemiologia zakażeń? Monografia: Racjonalne stosowanie antybiotyków w weterynarii. PIWet-PIB, Puławy 2013, 199-236.
43. Wasyl D., Hoszowski A., Zając M.: Prevalence and characterisation of quino- lones resistance mechanisms in Salmonella spp. Vet. Microbiol. 2014, 171, 307-314.
44. Wasyl D., Hoszowski A., Zając M., Szulowski K.: Antimicrobial resistance in commensal Escherichia coli isolated from animals at slaughter. Front. Microbiol. 2013, 4, 221.
45. Wegener H. C., Madsen M., Nielsen P., Aarestrup F. M.: Isolation of vancomy-cin-resistant Enterococcus faecium from food. Int. J. Food Microbiol. 1997, 35, 57-66.
46. Weis-Gradzińska W.: Dlaczego lek nie działa? Zjawisko lekooporności. Postępy Farmacji 2012, s. 1-2.
47. Welton L. A., Thal L. A., Perri M. B., Donabedian S., McMahon J., Chow
J. W., Zervos M. J.: Antimicrobial Resistance in Enterococci Isolated from
Turkey Flocks Fed Virginiamycin. Antimicrob. Agents Chemother. 1998, 42, 705-708.
48. WHO, Regional Office for Europe: Tackling antibiotic resistance from a food safety perspective in Europe. WHO Regional Office for Europe, Denmark 2011.
49. Wieczorek K., Osek J.: Występowanie i oporność przeciwdrobnoustrojowa Campylobacter spp. izolowanych ze stad i tusz brojlerów. Aktualne problemy w patologii drobiu ze szczególnym uwzględnieniem lekooporności drobno-ustrojów. Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu 2013, s. 34-40.
50. Witte W.: Selective pressure by antibiotic use in livestock. Int. J. Antimicrob. Agents 2000, Suppl. 1, 19-24.
51. Woźniak A., Kuczkowski M., Krawiec M., Wieliczko A.: Kształtowanie się lekowrażliwości szczepów z rodzaju Campylobacter izolowanych od drobiu oraz ptaków wolno żyjących. Aktualne problemy w patologii drobiu ze szczególnym uwzględnieniem lekooporności drobnoustrojów. Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu 2013, s. 41-47.
Adres autora: lek. wet. Monika Przeniosło-Siwczyńska, Al. Partyzantów 57, 24-100 Puławy; e-mail: monip@piwet.pulawy.pl
