Zemědělci už více než dekádu používají zinek v chovech hospodářských zvířat jako náhradu antibiotik v roli stimulátorů růstu a profylaktického léčiva. Zinek slouží jako prevence vzniku a šíření průjmu mezi selaty odstavenými od prasnice. Opakovaná zátěž zinkem ale může vyvolat rezistenci k antibiotikům a šíření genů této rezistence dál do prostředí, což může mít velmi vážný dopad na trofický řetězec a lidské zdraví. Na tento problém se nyní zaměří vědci z našeho Ústavu.
Oxid zinečnatý v chovech prasat nahradil antibiotika, která byla jako růstový stimulátor a profylaktické léčivo v Evropské unii zakázána v roce 2006. Ve chvíli, kdy se sele odstaví od prasnice a už není krmeno mateřským mlékem, přechází na pevnou stravu a hrozí průjmy způsobované bakterií Escherichia coli. „Antibiotika dříve používaná zejména jako stimulátor růstu sloužila také k preventivní terapii. Avšak již v dobách minulých bylo využívání antibiotik k těmto účelům kontroverzní. Podávání antibiotik hospodářským zvířatům, především v subterapeutických dávkách, představuje určitá rizika pro zdraví lidí a zvířat. To stejné platí i pro zinek. Zinek se používá jako součást diety ve vysokých koncentracích po určitý počet dní. Indukuje rezistenci, takže přeživší střevní bakterie se stávají odolné nejen vůči zinku, ale zároveň i vůči antibiotikům, aniž by bylo zvíře v přímém kontaktu s antibiotikem. Víme, jak antibiotické látky fungují, ovšem to, jak probíhá selekce rezistencí k antibiotikům indukovaná kovy, je stále nutné zkoumat,“ vysvětluje problém Kristýna Doleželíková, jejíž tým se nyní na problém zaměří.
Podobný proces probíhá nejen působením zemědělských polutantů na mikroorganismy v prostředí, ale i tlakem dalších reziduí vyskytujících se v přírodě v důsledku průmyslové činnosti. Mikroorganismy se dostávají do potravinového řetězce, a i když jsou redukovány například pasterací, DNA, která nese rezistenci, bude přítomna stále. „Jednoduše platí, že když se nakazíme nějakou bakterií, která je antibiotiky běžně léčitelná, ve střevě si bakterie geny rezistence předají a my se už daným antibiotikem nevyléčíme,“ uvedla vědkyně.
Odborníci z Ústavu chemie a biochemie Agronomické fakulty k analýzám vlivu zemědělsky využívaného zinku použijí moderní technologii sekvenování, která dokáže odhalit vznik mutací na DNA. „Vedle toho se budeme zabývat také analýzou bakteriálních proteinů a meziproduktů metabolismu pomocí hmotnostní spektrometrie. Oba přístupy objasní, k jakým buněčným změnám u bakterií dochází pod vlivem zemědělské chemie a jaké dopady jsou s tímto problémem spjaty,“ uvedla Doleželíková.
Vědci podrobí výzkumu nejen oxid zinečnatý, ale i jeho nanočásticovou alternativu. „Dosavadní výsledky nás zatím navedly k tomu, že oxid zinečnatý zvyšuje riziko vzniku rezistence vůči antibiotikům více než jeho nanočásticová alternativa. Tato data je nyní nutné potvrdit a vysvětlit hlubšími analýzami,“ uvedla vědkyně s tím, že cílem bude pochopení vzniku bakteriální rezistence k antibiotikům dlouhodobým tlakem zemědělsky využívaného zinku a srovnání vlivu jeho nanočásticové alternativy. „Díky zmíněným analýzám budeme moct studovat tyto mechanismy na úrovni biochemie bakteriální buňky,“ uvádí Doleželíková.
Naši vědci se budou ožehavým problémem zabývat díky internímu grantovému projektu MENDELU Igráček financovaného z Operačního programu Výzkum, vývoj a vzdělávání. Na projekt mají necelých 2,5 milionu Kč, v částce jsou zahrnuty veškeré analýzy, spotřební materiál, chemikálie, edukační činnost, náklady na publikování, stipendia, krátkodobá stáž hlavního řešitele a podobně. Do projektu je zapojeno 5 studentů doktorského studia a jejich mentor. „V našem případě jsme ještě spojeni spoluprací s Mendeleum – Ústavem genetiky na Zahradnické fakultě a Ústavem molekulární biologie a radiobiologie na Agronomické fakultě,“ dodala Doleželíková.
Kontakt pro bližší informace:
Ing. Kristýna Doleželíková, Ph.D., kriki.cihalova@seznam.cz; Laboratoř mikrobiologie