Zemědělci na začátku jednadvacátého století omezili využívání antibiotik v chovech hospodářských zvířat. Důvodem byla ochrana před vznikem bakterií, které by byly před antibiotiky odolné a škodily by jak zvířatům, tak i lidem. Vědci tehdy přišli s řešením, které nahradilo antibiotika zinkem. Dle nové studie ale zinek představuje podobně velký problém jako samotná antibiotika.
Pokus o nahrazení antibiotik zinkem přináší problémy
Oxid zinečnatý v chovech prasat nahradil antibiotika v roce 2006. Ta byla tehdy jako růstový stimulátor a profylaktické léčivo v Evropské unii zakázána. Jejich používání totiž přinášelo značné komplikace a hrozby do budoucnosti. Nahrazení zinkem se tak jevilo jako dobrý nápad. Předpokládalo se, že tento krok bude k životnímu prostředí s ohledem na rozvoj antimikrobiální rezistence šetrnější.
Jenže za necelých dvacet let dobře míněné snahy o změnu je zinku už v životním prostředí obrovské množství. Vědci varují, že zabere další dekády, než se jeho koncentrace výrazněji sníží. Do půdy se totiž dostává i z hnojiv.
„Zinek projde seletem, jeho nevstřebaná část se dostává do mrvy a tou se pak pohnojí půda, kde zinek selektivně působí na půdní mikroorganismy. Zároveň jsou v mrvě zinkem již ovlivněné bakterie ze střevního mikrobiomu selete. Navíc se zinek v podobě oxidu zinečnatého přidává také do hnojiv jakožto mikroprvek pro podporu růstu rostlin. Máme tady hned dvě cesty, kterými se kov ze zemědělství dostává do životního prostředí,“ popsala Kristýna Číhalová z Ústavu chemie a biochemie na Mendelově univerzitě.
Bakterie se naučí se zinkem žít
Vědci z týmu, kde Číhalová pracuje, studovali bakterie, jež dlouhodobě vystavili dávkám oxidu zinečnatého. „Screenovali jsme vývoj antibiotické rezistence. Závěry jsou poměrně zásadní, dostali jsme se za hranici kritického bodu rezistence, což znamená, že bakterie je nyní považována za rezistentní vůči příslušnému antibiotiku. Analýzy signalizují rezistenci u různých typů antibiotik, což je velký problém,“ uvedla Číhalová.
S používáním zinku podle vědců vzrůstá i patogenita bakterií. Bakterie má totiž tendenci se shlukovat a chránit, čímž se brání před dezinfekcí. Aby to dokázaly, vytvářejí takzvaný biofilm.
Redukce používání oxidu zinečnatého v chovech selat nastala až v posledních dvou letech, připomíná vědkyně. Unijní legislativa totiž v roce 2022 snížila používání zinku v krmivech na desetinu. „Předchozích šestnáct let však byly tyto látky používány ve vysokých koncentracích, což přispělo k vývoji rezistentních bakterií, které jsou následně začleněny prostřednictvím potravního řetězce do lidského střevního mikrobiomu,“ ujasnila.
Rezistentní bakterie pak dle Číhalové předávají své zinkem získané vlastnosti bakteriím dál. „Když se poté nakazíme bakterií, kterou lze běžně léčit antibiotiky, ve střevě si bakterie mohou předat geny rezistence, čímž se antibiotikum vůči těmto bakteriím stává neúčinným,“ upozornila vědkyně.
Hledá se řešení, zatím marně
Vědci zkoumali nejen oxid zinečnatý, ale i jeho nanočásticovou alternativu. Doufali, že ta přinese řešení. To se ale nestalo. Nanočástice mají sice pozitivní efekty, jako je růst hmotnosti u selat, nikdo ale zatím podrobně nestudoval dopady na rezistenci a virulenci. Výzkum brněnských vědců v tomto případě naznačuje, že výsledky nebudou ve prospěch nanočástic zcela jednoznačné.
„Nanočástice zinku se mohou navzdory výsledkům předešlých studií tvářit jako vhodná substituce za oxid zinečnatý, nicméně podrobnější analýzy odkrývají jeho potenciální hrozbu pro zdraví lidí i zvířat v podobě zvyšování schopnosti přenosů genů rezistence i virulence mezi bakteriemi. Pokud by se používaly častěji a ve větším množství, výsledky by byly zřejmě obdobné jako u oxidu zinečnatého,“ vysvětlila Číhalová.
Problémem je podle vědkyně celá politika používání kovů – zinek je pouze modelová substance. „Na počátku zavedení nových suplementů krmiv či hnojiv s cílem profylaxe a stimulace růstu by měla proběhnout vhodná analýza rizik, díky které by byly potenciální dopady v předstihu odhaleny,“ zdůraznila.
Bakterie se už podle ní od vlivu zinku očistit nedají. Do původního stavu se nevrátí a podmínkám životního prostředí se budou přizpůsobovat. „Kvůli zinku jsou bakterie připravené zvládat další stresová prostředí. To jsme si potvrdili, když jsme tyto bakterie poslali odolávat nežádoucím podmínkám do stratosféry,“ dodala vědkyně.