Жиганова Л.П.
Одной из актуальных проблем ХХI века является обеспечение растущего народонаселения планеты безопасным продовольствием. На решение этой проблемы направлены усилия и средства многих высокоразвитых стран. Обсуждаются и разрабатываются различные подходы выхода из кризиса продовольственной проблемы мира, одним из которых является применение биологически активных веществ в сельскохозяйственном производстве, в частности, антибиотиков.
Антибиотики – самый большой класс фармацевтических соединений, синтез которых осуществляется преимущественно микробными клетками. К этому же классу относят противогрибковые вещества, противоопухолевые лекарства и алкалоиды. Стоимость мирового производства антибиотиков в 90-е годы составляла приблизительно 8 млрд. долл., из них почти половину стоимости составили четыре наиболее распространённые группы антибиотиков – пенициллинов, цефалоспоринов, тетрациклинов и эритромицинов.
Ввиду огромной социально-экономической важности этих лекарственных препаратов научно-исследовательские работы по поиску новых форм, их апробации и внедрению в жизнь неуклонно растут. Так, в период между концом 1940-х и началом 1970-х гг. количество открываемых антибиотиков возрастало линейно: ежегодно описывали примерно 200 новых соединений, а в конце 1970-х гг. – более 300. К концу 80-х гг. стало известно около 5500 антибиотических веществ, из них только 100 были в продаже. С коммерческой точки зрения наиболее распространёнными оказались пенициллины, цефалоспорины и тетрациклины. Однако, начиная с 1960-х гг. в связи с возросшей сложностью получения эффективных антибиотиков, а также их широким применением, возникает проблема устойчивости к наиболее используемым соединениям у большого числа патогенных бактерий.
Основное применение антибиотики получили в медицинской практике, другая же важная область их использования - сельское хозяйство, особенно, животноводство. Связано это с тем, что, во-первых, в промышленном производстве большое количество животных содержат на относительно малых площадях, что и предопределяет распространение различных инфекций. Во-вторых, выращивание и содержание животных предусматривает медикаментозную обработку. В-третьих, широкомасштабная профилактика антибиотиками необходима и при транспортировке животных для снятия стресса.
Ныне мировой объём производства антибиотиков для животноводства оценивается в 4 млрд. долл. в год. В США ежегодно производится 2,7 тыс. т продуктов этого назначения. В стоимостном выражении их использование для животноводства составляет 250 млн. долл. или 45% от общего выпуска антибиотиков. Расчёты показывают, что каждый доллар, затраченный на производство кормовых антибиотиков, обеспечивает в США 2-5 долл. прибыли. В качестве кормовых добавок антибиотики используют в США примерно для 80% птицы, в рационах 75% свиней и молочного скота, 60% мясного скота.
Увеличение производства мяса и молока во многом определяется состоянием воспроизводства крупного рогатого скота. Во многих странах желудочно-кишечные болезни телят являются серьёзной проблемой промышленного животноводства. В США гибель телят в результате этих заболеваний составляет 15%, во Франции – 7%, в Германии – до 12% к общему числу родившихся. В Австралии желудочно-кишечные заболевания являются главной причиной гибели новорожденных телят. В России в последние годы заболеваемость и падёж сельскохозяйственных животных не уменьшаются. Заболеваемость различных видов животных составляет от 42,7 до 51,2 % к обороту стада, то есть болеет практически каждое второе животное, особенно возросла заболеваемость молодняка сельскохозяйственных животных.
Принципы профилактики и лечения бактериальных инфекций в скотоводстве и свиноводстве сводятся к следующим стандартам:
1. Наиболее важна текущая профилактика в критические моменты выращивания телят и поросят (отъём, перегруппировка, смена корма и т.д.) с использованием премиксов, содержащих антибиотики, вводимых с кормом.
2. Если заболевание всё же возникло, его необходимо быстро купировать и эффективно лечить животных с помощью соответствующих водорастворимых антибиотиков.
3. При тяжёлом и осложнённом течении болезни возможно применение инъекционных антибиотиков.
Наиболее распространёнными препаратами в ветеринарии являются антибиотики тетрациклиновой группы. Хлортетрациклин и тетрациклин представляют собой противомикробные препараты широкого спектра действия, которые давно используются для лечения людей и животных. Они близки по своей структуре и имеют сходные токсикологические профили и спектры противомикробной и биологической активности. Тетрациклин применяется преимущественно перорально для краткосрочного лечения клинически выраженных болезней, тогда как хлортетрациклин обычно вводят с пищей или водой в профилактических целях. Окситетрациклин используют для лечения разнообразных бактериальных инфекций у крупного рогатого скота, овец, свиней, индеек и кур.
Антибиотики группы цефалоспоринов, характеризуются широким спектром действия против бактерий, проявляя при этом бактерицидный эффект. Эти антибиотики применяют для лечения респираторных заболеваний у крупного рогатого скота и свиней.
Наибольший ущерб среди желудочно-кишечных заболеваний наносит колибактериоз. Гибель телят происходит в результате несвоевременного проведения необходимых мероприятий. В комплексе мероприятий по профилактике и лечению желудочно-кишечных заболеваний у телят большую роль играют антибиотики аминогликозидной группы. Среди них наиболее эффективны неомицин, канамицин и гентамицин. По сравнению с другими препаратами, аминогликозидные антибиотики при пероральном введении не всасываются в пищеварительном тракте и не оказывают токсического действия на организм животного. Аминогликозиды широко используют в США с 80-гг. для профилактики и лечения инфекций у животных и домашней птицы, вызванных стафилококками и стрептококками, а также распространённых болезней грушевых деревьев, яблонь, декоративных астр.
Другая группа соединений – дестомицины обладают антигельминтной активностью и имеют применение в птицеводстве и свиноводстве.
Особое значение имеет использование в животноводстве антибиотиков группы виргиниамицинов. Успешное применение виргиниаподобных антибиотиков обусловлено их биологическими свойствами. Они не токсичны и не мутагенны, имеют слабое вторичное всасывание, не накапливаются в тканях животных, имеют узкий спектр действия в отношении стафилококков и стрептококков, способность к биодеградации (более 80% антибиотика разлагается в течение нескольких дней). Помимо использования в терапии человека, особенно в области педиатрии и хирургии для предотвращения хирургических суперинфекций, виргиниамицины успешно применяются в ветеринарии как терапевтические вещества для лечения энтеритов свиней и крупного рогатого скота.
В течение ряда лет противомикробные средства используются также как стимуляторы роста, особенно, в свиноводстве и птицеводстве. С целью повышения эффективности откорма практикуют введение в корма антибиотиков в относительно малых дозах на протяжении длительного периода времени. Применяемые в кормлении животных антибиотики оказывают стимулирующее действие на их рост, продуктивность и воспроизводство, что приводит в среднем к 4-5% увеличению прироста живой массы животных по сравнению с контрольными группами, затраты корма на единицу прироста снижается на 5-8%, активизируется резистентность организма, сокращается период откорма животных. Антибиотики повышают биологическую полноценность белков и способны снижать потребность в белках животного происхождения. В значительной степени на этом основано использование заменителей цельного молока при выращивании молодняка животных. Препараты антибиотиков, введённые в рацион птицы, оказывают стимулирующее действие на её рост, яйценоскость, инкубационные качества яиц, эффективное использование корма, снижение расхода протеина.
Согласно правилам Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) в США в качестве ростовых факторов могут быть использованы: хлор- и окситетрациклин, апрамицин, тилозин, виргиниамицин, пенициллин и др. Производство кормовых антибиотиков в США продолжает непрерывно возрастать. Так, темпы прироста этой продукции в конце 80-х годов составили 12,5% при общей стоимости кормовых антибиотиков 2,3 млр. долл.
Кормовая добавка – общее обозначение веществ различного происхождения для улучшения жизнеспособности и продуктивности скота и птицы. В составе большинства кормовых добавок используют антибиотики. У жвачных животных их эффект основан на избирательном подавлении определённых вредных видов бактерий, которые в процессе своей жизнедеятельности расходуют энергию кормов, получаемых животными.
В настоящее время при откорме мясного скота в США широко используют три антибиотика: монензин, ласалоцид и лайдломицин. В США и Канаде была изучена эффективность использования этих антибиотиков на 62 фидлотах и 55 хозяйствах, практикующих откорм на пастбищах. При откорме на фидлотах монензин и ласалоцид повышали прирост живой массы молодняка на 9-12%, затраты корма на единицу прироста – на 7-16% по сравнению с контрольной группой. При пастбищном откорме скота эти препараты повышали прирост живой массы на 17-22%. Более высокое увеличение прироста живой массы скота, получающих монензин и ласалоцид, по сравнению с контролем способствовало сокращению периода откорма на фидлотах на 7-10%, на пастбищах –15-18%, что в свою очередь привело к снижению стоимости кормления на 2.4-5.4 долл./ц. Эти антибиотики применяют в рационах откормочного молодняка для ускорения роста животных и снижения стоимости кормления.
Использование этих же антибиотиков выгодно и производителям молока, которые могут сократить стоимость кормления ремонтного молодняка за счёт его ускоренного роста и снижения кормовых затрат. Однако в этом случае у молочных животных возникает излишний вес, что может перерасти в серьёзную экономическую проблему при длительном (более 23 мес.) скармливании этих антибиотиков.
В растениеводстве США для ликвидации болезней, вызванных бактериями, у фруктовых, овощных и некоративных культур применяется стрептомицин, и для некоторых фруктовых культур – окситетрациклин. Первоначально оба антибиотика использовали для лечения только бактериальных инфекций, однако, оказалось, что стрептомицин может применяться в небольших дозах также для лечения заболеваний, вызванных водной плесенью, а окситетрациклин – заболеваний, вызванных фитоплазмами. Сравнительно новые антибиотики – касугамицин и валидомицин используются исключительно в сельском хозяйстве для борьбы с болезнью риса, вызываемой грибком, и другими болезнями растений грибковой этиологии.
В 1995 году в США для обработки фруктовых деревьев в основных штатах, занимающихся плодоводством, были использованы свыше 11 т стрептомицина и 6 т окситетрациклина. В стране было обработано 20% посадок яблоневых деревьев, 35%-40% - персиковых деревьев, 4% - грушевых деревьев. И хотя антибиотики в растениеводстве используются не так широко, как в медицине и ветеринарии, тем не менее, в последние десятилетия появились вредители растений, устойчивые к антибиотикам.
Так как антибиотики являются самыми дорогими пестицидами, используемыми для овощных и плодовых культур, и их эффективность ограничена, растениеводы должны удостовериться, что необходимые антибиотические вещества проявляют достаточную активность в отношении вредителя. Ограничить применение антибиотиков можно за счёт посадки растений, устойчивых к болезни, а в некоторых случаях привлекая методы биологического контроля, например, используя сапрофитные бактерии, являющиеся антагонистами патогенным бактериям. Механизм действия этих микроорганизмов на вредителей растений включает конкуренцию за питание, эффективную колонизацию ризосферы и листовых поверхностей. Кроме того, эти микрорганизмы синтезируют антибиотические вещества, стимулирующие рост растений. Однако этот метод биологической борьбы с фитопатогенными микроорганизмами развит слабо; лишь небольшое количество препаратов, полученных из бактерий и грибов, - антагонистах вредителей растений, - используется на практике. Поэтому, несмотря на усилия по ограничению зависимости от антибиотиков, они продолжают играть большую роль в лечении бактериальных инфекций у яблонь, персиковых деревьев, нектаринов.
Использование антибиотиков для овощных, плодовых, декоративных культур в США регулируется Агентством защиты окружающей среды. Предписания по типу одежды, обуви, респираторов и пр. при обработке антибиотиками обязательны для исполнения, в противном случае это считается нарушением федерального закона. В дополнение к федеральным законам, штаты имеют собственные законы по пестицидам, действующие сообразно сельскохозяйственной специфике каждого штата. Таким образом, хотя применение антибиотиков для растений значительно отличается от использования в терапии человека, и может даже осуществляться в неконтролируемых условиях, тем не менее фермеры связаны строгими обязательствами защиты здоровья рабочих и окружающей среды. Адвокатская группа защиты потребителей говорит о том, что применение антибиотиков в растениеводстве является непозволительной роскошью, которая может привести к снижению эффективности спасительных лекарств. Растениеводы, однако, защищают свою практику, ограниченную по масштабам, как они считают, и не угрожающими последствиями здоровью человека и окружающей среде. К сожалению, обе стороны не имеют чётких, убедительных доказательств своей точки зрения. С одной стороны, растениеводы экономически заинтересованы в использовании антибиотиков, находясь под постоянной угрозой, связанной с бактериальными инфекциями. Количество антибиотиков, используемых для контроля болезней растений, минимально, и за сорок лет их применения не было отмечено какого-нибудь значительного негативного влияния на здоровье человека. С другой стороны, медицинские эксперты столкнулись с проблемой потери эффективности ряда антибиотиков в клинике, использование которых контролируется гораздо более строго, чем их применение в фермерских хозяйствах.
Использование антибиотиков в сельском хозяйстве в качестве стимуляторов привело к появлению бактерий, резистентных к антибиотикам, и передачи генов-переносчиков человеку. Два важных фактора влияют на появление и распространение устойчивости к антибиотикам: гены-переносчики и избирательное действие самих антибиотиков. Впервые в прессе эта проблема проявилась ещё 30 лет назад. В 1969 году Сван (Swan) комитет Великобритании сделал вывод о том, что не следует использовать антибиотики в качестве ростовых веществ, если они применяются при этом и в химиотерапии человека, и/или, если они проявляют перекрёстную устойчивость с антибиотиками, используемыми в медицине. Критерии для законодательства в странах Европейского Сообщества, соответствующие этой рекомендации, были опубликованы 10 лет спустя. Однако эти критерии были применены только к новым веществам, которые только вводили в практику к моменту принятия рекомендаций, но не к "старым", которые находились к тому времени в длительном использовании.
Позиции в отношении этой проблемы стран Европейского Сообщества и США значительно расходятся. Компетентные органы США пока не видят достаточной аргументации для запрещения использования пенициллинов или тетрациклинов в качестве стимуляторов роста. Однако лавинообразное нарастание бактерий, устойчивых к ванкомицину, самому эффективному средству, применяемому при лечении тяжёлых смешанных суперинфекций человека, начинает беспокоить научную общественность не только Европы, но и США.
Достаточно сказать, что одни и те же антибиотики или антибиотики одной группы в качестве стимуляторов роста употреблялись в большем количестве, чем при использовании в медицине в качестве терапевтических средств. Так, в Дании в 1994 году в терапии человека использовали 24 кг гликолипептидного антибиотика ванкомицина, в то время как животным скормили 24 т аналогичного препарата авопарцина, принадлежащего к этой же группе. В период с 1992 по 1996 год Австралия импортировала в среднем в год 582 кг ванкомицина для медицинских целей, и 62 т авопарцина для животноводства. Ванкомицин и авопарцин – антибиотики одной группы, имеющие сходные механизмы действия, а потому устойчивость к одному из них сравнима с устойчивостью к другому.
За последние 10 лет методы молекулярной идентификации бактериальных патогенов и их генов устойчивости стали мощным орудием в эпидемиологических исследованиях. Был получен конкретный материал по распространению устойчивости к антибиотикам от животных к человеку. Сегодня предметом активного обсуждения научной общественности, аграриев, правящих кругов и политиков является возможность применения антибиотиков в качестве стимуляторов роста.
У некоторых учёных были сомнения относительно того, что низкие концентрации антибиотиков влияют на возникновение устойчивости к антибиотикам у микроорганизмов с дальнейшим переносом этих микроорганизмов человеку, и, следовательно, возникновения устойчивости к антибиотикам у человека. Были получены убедительные доказательства этого влияния и переноса генов устойчивости человеку. Было показано, что скармливание окситетрациклина цыплятам привело к устойчивости к тетрациклину энтерококков (E. coli ) у цыплят и переносу устойчивости к тетрациклину от цыплят к обслуживающему персоналу.
В 1983 году в Восточной Германии окситетрациклин был заменён в качестве пищевой добавки на стрептотрицин, антибиотик стрептотрициновой группы. Этот антибиотик использовался на территории всей страны только в животноводстве. В 1983 году устойчивость к нему была незначительной. Двумя годами позже устойчивые бактерии появились в кишечнике свиней и в мясных продуктах. В 1990 годах устойчивые бактерии к стрептотрицину были выявлены в кишечнике фермеров-свиноводов, членов их семей, граждан из муниципальных областей и пациентов с инфекциями мочеполовой системы. Вероятно, эта устойчивость была приобретена через мясные продукты. В 1987 году была зарегистрирована устойчивость у других патогенных микроорганизмов, включая Shigella, микроорганизм, который распространён только у человека.
В связи с появлением и распространением устойчивости к антибиотикам объектом пристального интереса стали энтерококки. Энтерококки колонизируют кишечник человека и животных, легко приобретают гены устойчивости к антибиотикам и переносят их. За последние 5 лет энтерококки зарегистрированы среди пяти наиболее опасных патогенов. Несколько видов энтерококков привлекают внимание из-за развития устойчивости к антибиотикам гликопептидной группы, которые на сегодняшний день являются практически единственными достаточно эффективными химиотерапевтическими средствами в отношении сложных инфекций у человека.
У энтерококков известны три способа переносимой устойчивости к гликопептидам, среди них наиболее распространён способ передачи с помощью целого комплекса генов. В исследованиях был показан перенос устойчивости при использовании гликопептида авопарцина в качестве стимулятора роста в животноводстве. Микроорганизмы, устойчивые к гликопептиду, легко передаются людям через мясные продукты. Комплекс генов устойчивости был обнаружен у ряда устойчивых к антибиотику микроорганизмов различного экологического происхождения (человек, пищевые продукты, животные).
В результате указанных негативных явлений, использование авопарцина было прекращено в Дании в мае 1995 года, в Германии - в январе 1996 года и в остальных странах ЕС – в апреле 1997 года, в США этот антибиотик никогда не применялся. В конце 1994 года в ряде стран ЕС было установлено, что вода после промывания птичьих тушек была сильно заражена устойчивыми энтерококками. Однако уже к концу 1997 года было зафиксировано сокращение количества бактерий, устойчивых к авопарцину до 25% исследуемых образцов, в результате запрета на использование авопарцина. Параллельно отмечалось уменьшение носительства у людей с 12% в 1994 году до 3,3% к концу 1997 года. Таким образом, эти исследования прояснили потенциальную роль резервуара устойчивости к антибиотику, животноводства, в распространении её у человека.
Проблемы, вызванные применением антибиотиков в качестве кормовых добавок, могут возникать далеко за пределами страны-производителя, поскольку мясными продуктами торгуют во всём мире, а бактериальные популяции распространяются независимо от географических границ.
Так, например, в Бразилии созданы большие птицеводческие фермы для производства продуктов для арабских стран. То же и в Таиланде,
29-04-2015, 03:06