مقاومت ضد میکروبی؛ نقش صنعت کشاورزی

مقاومت ضد میکروبی (AMR) تهدیدی بزرگ برای سلامت عمومی محسوب می شود زیرا با پیدایش آن، گزینه های درمان در پزشکی، دامپزشکی و کشاورزی محدود می گردند. در صورتی که هیچ اقدامی برای مقابله با مقاومت میکروبی انجام نشود، تا سال 2050 میلادی، سالیانه 10 میلیون نفر در اثر این مشکل جان خود را از دست خواهند داد.

استفاده نامناسب از آنتی بیوتیک ها برای اهدافی غیر از درمان منجر به ایجاد مقاومت در صنعت غذا و کشاورزی می شود. اگر باکتری ها در معرض آنتی بیوتیک ها با دوزی کمتر از دوز کشنده باشند، نسبت به این داروها مقاوم می شوند. هم چنین ممکن است به طور مستقیم و از طریق انتقال افقی ژن، مکانیسم های مقاومت را از باکتری های دیگر بگیرند.

استفاده بیش از حد و نادرست از ترکیبات ضد میکروبی در صنعت غذا و کشاورزی به طور مستقیم و غیر مستقیم منجر به توسعه مقاومت ضد میکروبی شده و از طریق زنجیره غذایی آن را به انسان ها منتقل می کند. بنابراین برای مقابله با مقاومت میکروبی باید استفاده از این ترکیبات در کشاورزی نیز به حداقل برسد. 

نقش صنعت کشاورزی در توسعه مقاومت ضد میکروبی

آلودگی آب و خاک مورد استفاده در کشاورزی و استفاده از کود های حیوانی

صنعت کشاورزی و دامپروری از جمله مهم ترین صنایع در پیدایش و گسترش مقاومت آنتی بیوتیکی محسوب می شوند. سبزیجات و محصولات کشاورزی می توانند به طور فعال آنتی بیوتیک ها و ژن های مقاومت را از آب و خاک، به خصوص در صورت استفاده از کود، دریافت کنند. بر اساس مطالعات در خاکی که بیش از 3 سال کود در آن استفاده شده باشد، سبزیجاتی می رویند که حاوی مقدار زیادی ژن های مقاومت می باشند.

 در کشاورزی معمولا از کودهای مرغی یا گاوی استفاده می شود. با این که کود حیوانی سبب غنی شدن خاک با مواد مغذی ضروری و کمیاب می شود اما می تواند حاوی ناخالصی های زیستی مثل باکتری، قارچ، کرم، انگل و سایر آلودگی های زیستی روده ای و محیطی باشد. استفاده از آنتی بیوتیک ها در کشاورزی مشکلی بزرگ در کشورهای در حال توسعه محسوب می شود. غلظت باقیمانده آنتی بیوتیکی در کود به طور معمول بین 1 تا 10 mg/kg گزارش می شود. تخمین زده می شود که طی 50 سال گذشته بیش از 1 تن آنتی بیوتیک از طریق کود وارد خاک شده است. کودهای حیوانی شامل دفعیات ادراری و مدفوعی حیوان هستند و حاوی آنتی بیوتیک های متابولیزه نشده می باشند. هم چنین علاوه بر وجود آنتی بیوتیک ها در کود حیوانی، باکتری های مقاوم (ARB) و ژن های مقاومت (ARG) نیز از این راه وارد خاک می شوند. زمان زنده ماندن پاتوژن ها در خاک تا 10 سال و بر روی سطح گیاهان تا 1 سال می باشد. با اینکه کود منبع اصلی آنتی بیوتیک ها، ژن های مقاومت (ARG) و باکتری های مقاوم (ARB) در خاک است، اما در ایالات متحده آمریکا و بسیاری از دیگر کشورها، کودها به عنوان یک محصول ارگانیک در نظر گرفته می شوند و می توان از آنها در محصولاتی که به صورت ارگانیک رشد می کنند استفاده کرد، بنابراین باقیمانده آنتی بیوتیک های دفع شده از این طریق وارد گیاهان و محصولات ارگانیک می شوند و باکتری های مقاوم در گیاهان کلونیزه شده و ژن های مقاومت نیز به میکروبیوتای خاک منتقل می گردند.

خاک یکی از غنی ترین سیستم های میکروبی است که جمعیت های باکتریایی و قارچی فراوانی دارد و منشا بسیاری از آنتی بیوتیک های بالینی است. مانند آبراه ها، خاک نیز به عنوان یک مخزن عمل کرده و مقاومت آنتی بیوتیکی را از آلاینده های اصلی مثل زباله های بیمارستانی، تصفیه فاضلاب، آبزی پروری و کود دریافت می کند. اگرچه برخی آنتی بیوتیک ها با خاک پیوند شیمیایی برقرار کرده و در آن می مانند اما عواملی مثل بافت خاک و پایداری ژن های مقاومت نقش اصلی را در پایداری مقاومت ضد میکروبی در خاک ایفا می کنند. علاوه بر آنتی بیوتیک ها، بسیاری از زیست کش ها و فلزات هم در خاک وجود دارند که می توانند سبب پیدایش باکتری ها یا ژن های مقاومت به این ترکیبات شوند و آنها هم مقاومت متقاطع (cross-resistance) یا مقاومت مشترک (co-resistance) با آنتی بیوتیک ها ایجاد می کنند و بنابراین ژن های مقاومت آنتی بیوتیکی بدون هیچ تماسی با آنتی بیوتیک ها ایجاد می شوند. این قضیه در صورت همراه شدن با کودهای دامی و معدنی پیچیده تر هم می شود.

برای اطلاعات بیشتر در مورد نقش زیست کش ها و فلزات سنگین در توسعه مقاومت میکروبی اینجا کلیک کنید.

 

کودهای حیوانی، آب و خاک آلوده چگونه می توانند سبب توسعه مقاومت ضد میکروبی در محصولات کشاورزی شوند؟

میوه ها و سبزیجات به طور طبیعی دارای یک میکروفلور غیر بیماری زا می باشند اما در بسیاری از مطالعات آلودگی آنها به میکروب های پاتوژن و ژن های مقاومت نیز گزارش شده است. این گونه آلودگی ها می توانند قبل از برداشت محصول و در اثر آبیاری، استفاده از کودهای حیوانی و خاک آلوده اتفاق بیفتند. در نتیجه استفاده از این محصولات به صورت خام در انتقال باکتری های مقاوم و ژن های مقاومت به انسان نقش مهمی دارد. حضور آنتی بیوتیک ها به مقدار کم و در غلظتی کمتر از غلظت کشنده در بافت های گیاهی در ایجاد مقاومت در باکتری های اندوفیت (باکتری هایی که حداقل بخشی از چرخه زندگی خود را درون گیاه می گذرانند بدون اینکه هیچ گونه بیماری برای گیاه ایجاد کنند) و انتقال افقی ژن های مقاومت نقش مهمی دارد. هم چنین ژن های مقاومت آنتی بیوتیکی می توانند از باکتری های معمولی موجود در خاک به اندوفیت های ریشه منتقل شده و از این طریق سبب آلودگی گیاه شوند. بنابراین برای سلامت انسان هم تهدیدی جدی محسوب می شوند. باکتری های مقاوم موجود در خاک و کود می توانند هم از طریق کلونیزاسیون در ریشه گیاه که در تماس مستقیم با خاک است و هم از طریق ذرات هوا یا حرکت اندوفیت های ریشه به قسمت های هوایی گیاه، وارد فلورمیکروبی گیاه شوند. به علاوه گیاه می تواند باقیمانده های آنتی بیوتیکی را از خاک و کود جذب کند و سبب تسهیل ایجاد و انتشار مقاومت آنتی بیوتیکی شود. توانایی گیاهان برای جذب آلاینده ها به فاکتورهای مختلفی از جمله نوع گیاه بستگی دارد. برای مثال میوه ها و غلات در مقایسه با سبزیجاتی که برگ یا ریشه آنها استفاده می شود، توانایی کمتری در جذب آلاینده ها دارند.

خاک منبع اصلی انتقال ژن های مقاومت به گیاهان و سبزیجات است.

استفاده از آفت کش ها در کشاورزی

آفت‌کش‌ها طیف وسیعی از ترکیبات شیمیایی و بیولوژیکی را در بر می‌گیرند که دارای فعالیت بیواستاتیکی یا زیست‌کشی به منظور کنترل علف‌ های هرز، جوندگان، عنکبوت‌ها، حشرات، نماتودها، نرم تنان، و میکروارگانیسم‌ها، به ویژه قارچ‌ها، باکتری‌ها و ویروس‌ها می باشند. باکتری کش ها، قارچ کش ها و سایر آفت کش ها نقش مهمی درکنترل بیماری های گیاهان دارند اما استفاده از آنها می تواند منجر به ایجاد باقیمانده در گیاهان و محیط زیست شود و پیامدهای منفی فراوانی به همراه داشته باشد. هم چنین اسپری کردن این ترکیبات ضد میکروبی روی گیاهان، در نهایت باعث ورود آنها به منابع آبی و خاک می شود و با ۀودگی این منابع سبب ایجاد مقاومت در میکروارگانیسم های انسانی، حیوانی و محیط زیست می گردد. استفاده از این ترکیبات مقاومت پاتوژن های گیاهی به آنها را افزایش داده است. ژن های مقاومت می توانند از طریق انتقال افقی ژن، بین انواع باکتری ها در محیط کشاورزی از جمله پاتوژن های گیاهی، باکتری های خاک و باکتری های زئونوز که معمولا در محیط و زنجیره غذایی وجود دارند، منتقل شوند. مکانیسم هایی مثل انتقال افقی ژن، مقاومت متقاطع (cross-resistance)، مقاومت مشترک (co-resistance) و تنظیم ژن باعث می شوند که مقاومت به یک ترکیب منجر به مقاومت به سایر ترکیبات مشابه یا حتی غیر مشابه نیز بگردد. با توجه به گسترش مقاومت آنتی بیوتیکی در سراسر دنیا و اثرات منفی آن بر سلامت انسان ها، گیاهان و حیوانات، استفاده درست و منطقی از آفت کش ها برای حفظ اثرگذاری آنها به منظور تامین امنیت غذا و تولید پایدار و به حداقل رساندن انتشار مقاومت آنتی بیوتیکی ضروری می باشد. 

نقش گیاهان تراریخته در انتشار مقاومت ضد میکروبی

یکی از استراتژی هایی که به منظور کاهش استفاده از آنتی بیوتیک ها و بیماری های مقاوم به درمان در محصولات کشاورزی انجام شده است اصلاح ژنتیکی گیاهان می باشد. با افزودن، حذف یا خاموش کردن برخی ژن ها می توان گیاهانی را تولید کرد که دارای ویژگی های مورد نظر می باشند و به آنها تراریخته می گویند. محصولات کشاورزی مقاوم به حشرات از جمله این محصولات تراریخته می باشند که با هدف محافظت از گیاهان در برابر حشرات و پاتوژن هایی که توسط آنها حمل می شوند، ایجاد شده اند. اگرچه این روش با افزایش تولید محصول به کشاورزان سود می رساند اما مقاومت این گیاهان به باکتری ها و حشرات مدنظر در حال کاهش است. به دلیل کشت بیش از حد این گیاهان تراریخته، فشار انتخابی بالایی به جمعیت حشرات و علف های هرز وارد شده که سبب تکامل و مقاوم شدن آنها به این تکنولوژی گشته است. به علاوه ژن های مقاومت آنتی بیوتیکی نیز از گیاهان تراریخته به ژنوم موجودات غیرهدف مانند محصولات غیر تراریخته و حشرات منتقل می شوند. بنابراین، اگرچه محصولات تراریخته به عنوان روشی برای کاهش رخداد بیماری در محصولات معرفی شدند تا بدین صورت استفاده از آنتی بیوتیک ها و در نتیجه گسترش مقاومت آنتی بیوتیکی را کاهش دهند، اما برعکس، امروزه کشت بیش از حد این محصولات به طور غیرمستقیم منجر به افزایش گسترش مقاومت آنتی بیوتیکی شده است.

نتیجه گیری

در نتیجه علاوه بر اینکه استفاده بیش از حد و نادرست از آفت کش ها و ترکیبات ضد میکروبی در کشاورزی در توسعه مقاومت ضدمیکروبی (AMR) نقش دارد؛ آنتی بیوتیک ها، باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک و ژن های مقاومت می توانند از طریق کودهای حیوانی، آب و خاک نیز به محصولات کشاورزی منتقل شده و از این طریق وارد زنجیره غذایی شوند و سبب انتقال مقاومت ضد میکروبی به انسان ها، حیوانات و محیط زیست گردند. بنابراین باید با استفاده درست و منطقی از آنتی بیوتیک ها و سایر داروهای ضد میکروبی در همه بخش ها از جمله بخش غذا و کشاورزی، اثرگذاری آنها را حفظ نموده و با مقاومت ضد میکروبی مقابله نمود.