Como os cientistas de todo o mundo já estão lutando contra a próxima pandemia

Como os cientistas de todo o mundo já estão lutando contra a próxima pandemia Riccardo Mayer / Shutterstock.com

Se uma criança de dois anos que vive na pobreza na Índia ou Bangladesh fica doente com uma infecção bacteriana comum, existe mais de 50% chance de um tratamento com antibióticos falhar. De alguma forma, a criança adquiriu uma infecção resistente a antibióticos - mesmo a medicamentos aos quais nunca foi exposta. Quão?

Infelizmente, essa criança também vive em um local com água limpa limitada e com menos gerenciamento de resíduos, colocando-as em contato frequente com a matéria fecal. Isso significa que eles são regularmente expostos a milhões de genes e bactérias resistentes, incluindo potencialmente superbugs intratáveis. Essa triste história é chocantemente comum, especialmente em lugares onde a poluição é excessiva e a água limpa é limitada.

Por muitos anos, as pessoas acreditavam que a resistência a antibióticos nas bactérias era causada principalmente pelo uso imprudente de antibióticos em contextos clínicos e veterinários. Mas evidência crescente sugere que fatores ambientais possam ter igual ou maior importância para a disseminação de resistência a antibióticos, especialmente no mundo em desenvolvimento.

Aqui nos concentramos em bactérias resistentes a antibióticos, mas a resistência a medicamentos também ocorre em tipos de outros microorganismos - como resistência a vírus patogênicos, fungos e protozoários (chamados resistência antimicrobiana ou AMR). Isso significa que nossa capacidade de tratar todos os tipos de doenças infecciosas é cada vez mais prejudicada pela resistência, incluindo potencialmente coronavírus como o SARS-CoV-2, que causa o COVID-19.

No geral, o uso de antibióticos, antivirais e antifúngicos claramente deve ser reduzido, mas na maior parte do mundo, melhorar as práticas de água, saneamento e higiene - uma prática conhecida como WASH - também é extremamente importante. Se conseguirmos garantir água mais limpa e alimentos mais seguros em todos os lugares, a propagação de bactérias resistentes a antibióticos será reduzida no ambiente, inclusive dentro e entre pessoas e animais.

As recomendações recentes sobre RAM da Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação (FAO), Organização Mundial da Saúde Animal (OIE) e Organização Mundial da Saúde (OMS) sugerem, para a qual David contribuiu, o “problema da superbactéria” não será resolvido por pessoas mais prudentes. uso de antibióticos sozinho. Também requer melhorias globais na qualidade da água, saneamento e higiene. Caso contrário, a próxima pandemia pode ser pior que o COVID-19.

Como os cientistas de todo o mundo já estão lutando contra a próxima pandemia Esgoto não tratado. Joa Souza / Shutterstock.com


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Bactérias sob estresse

Para entender o problema da resistência, precisamos voltar ao básico. O que é resistência a antibióticos e por que ela se desenvolve?

A exposição a antibióticos pressiona as bactérias e, como outros organismos vivos, eles se defendem. As bactérias fazem isso compartilhando e adquirindo genes de defesa, geralmente de outras bactérias em seu ambiente. Isso permite que eles mudem rapidamente, obtendo rapidamente a capacidade de produzir proteínas e outras moléculas que bloqueiam o efeito do antibiótico.

O curso processo de compartilhamento de genes é natural e é uma grande parte do que impulsiona a evolução. No entanto, como usamos antibióticos cada vez mais fortes e diversos, novas e mais poderosas opções de defesa bacteriana evoluíram, tornando algumas bactérias resistentes a quase tudo - o resultado final são superbactérias intratáveis.

Existe resistência a antibióticos desde que a vida começou, mas acelerou recentemente devido ao uso humano. Quando você toma um antibiótico, ele mata uma grande maioria das bactérias alvo no local da infecção - e você melhora. Mas os antibióticos não matam todas as bactérias - algumas são naturalmente resistentes; outros adquirem genes de resistência de seus vizinhos microbianos, especialmente em nosso sistema digestivo, garganta e pele. Isso significa que algumas bactérias resistentes sempre sobrevivem e podem passar para o meio ambiente através de matéria fecal tratada inadequadamente, espalhando bactérias e genes resistentes mais amplamente.

A indústria farmacêutica respondeu inicialmente ao aumento da resistência, desenvolvendo antibióticos novos e mais fortes, mas as bactérias evoluem rapidamente, fazendo com que até novos antibióticos percam sua eficácia rapidamente. Como resultado, o desenvolvimento de novos antibióticos quase parou, porque acumula lucro limitado. Enquanto isso, a resistência aos antibióticos existentes continua a aumentar, o que afeta especialmente os locais com má qualidade da água e saneamento.

Isso ocorre porque no mundo desenvolvido você defeca e seu cocô desce pelo vaso sanitário, eventualmente fluindo pelo esgoto para uma estação de tratamento de águas residuais da comunidade. Embora as estações de tratamento não sejam perfeitas, elas normalmente reduzem os níveis de resistência em mais de 99%, reduzindo substancialmente a resistência liberada ao meio ambiente.

Como os cientistas de todo o mundo já estão lutando contra a próxima pandemia Modernas estações de tratamento de esgoto removem a maioria dos micróbios de AMR. Mas atualmente eles não são acessíveis em grande parte do mundo. People Image Studio / Shutterstock.com

Em contraste, mais de 70% do mundo não possui tratamento comunitário de esgoto ou esgoto; e a maioria das matérias fecais, contendo genes e bactérias resistentes, entra diretamente nas águas superficiais e subterrâneas, geralmente através de drenos abertos.

Isso significa que as pessoas que vivem em locais sem gerenciamento de resíduos fecais são regularmente expostas à resistência a antibióticos de várias maneiras. A exposição é até possível de pessoas que podem não ter tomado antibióticos, como nosso filho no sul da Ásia.

Espalhando pelas fezes

A resistência aos antibióticos está em toda parte, mas não surpreende que a resistência é maior em locais com falta de saneamento, porque outros fatores além do uso são importantes. Por exemplo, uma infraestrutura civil fragmentada, corrupção política e falta de assistência médica centralizada também desempenham papéis importantes.

Pode-se argumentar cinicamente que a resistência “estrangeira” é uma questão local, mas a disseminação da resistência aos antibióticos não conhece fronteiras - as superbactérias podem se desenvolver em um só lugar devido à poluição, mas depois se tornar globais devido a viagens internacionais. Pesquisadores da Dinamarca compararam genes de resistência a antibióticos em banheiros de aviões de longo curso e descobriram principais diferenças no transporte de resistência entre as rotas de vôo, sugerir resistência pode se espalhar rapidamente pela viagem.

A experiência atual do mundo com a disseminação do SARS-CoV-2 mostra o quão rápido os agentes infecciosos podem se mover com as viagens humanas. O impacto do aumento da resistência a antibióticos não é diferente. Não há agentes antivirais confiáveis ​​para o tratamento com SARS-CoV-2, que é a maneira como as coisas podem se tornar para as doenças tratáveis ​​no momento, se permitirmos que a resistência continue sem controle.

Como exemplo de resistência a antibióticos, o gene “superbug”, blaNDM-1, foi detectado pela primeira vez em Índia em 2007 (embora provavelmente estivesse presente em outros países da região). Mas logo depois, foi encontrado em um paciente hospitalizado na Suécia e depois em Alemanha. Foi finalmente detectado em 2013 em Svalbard em o Alto Ártico. Em paralelo, variantes desse gene apareceu localmente, mas evoluiu à medida que se movem. Evolução semelhante ocorreu como o vírus COVID-19 espalhou.

Em relação à resistência a antibióticos, os seres humanos não são os únicos "viajantes" que podem suportar resistência. Animais selvagens, como aves migratórias, também podem adquirir bactérias e genes resistentes da água ou do solo contaminados e, em seguida, voar grandes distâncias com resistência no intestino, de locais com baixa qualidade da água a locais com boa qualidade da água. Durante a viagem, eles defecam ao longo do caminho, potencialmente plantando resistência em quase qualquer lugar. O comércio global de alimentos também facilita a disseminação da resistência de país para país e em todo o mundo.

Como os cientistas de todo o mundo já estão lutando contra a próxima pandemia Micróbios resistentes não precisam de aviões para viajar. Nick Fewings / Unsplash, FAL

O que é complicado é que a propagação da resistência pelas viagens é muitas vezes invisível. De fato, os caminhos dominantes da resistência internacional se espalham são em grande parte desconhecidos porque muitos caminhos se sobrepõem, e os tipos e fatores de resistência são diversos.

As bactérias resistentes não são os únicos agentes infecciosos que podem se espalhar pela contaminação ambiental. O SARS-CoV-2 foi encontrado em fezes e detritos de vírus inativos encontrados no esgoto, mas todas as evidências sugerem que a água é não é uma rota principal da propagação do COVID-19 - embora haja dados limitados de locais com falta de saneamento.

Então, cada caso é diferente. Mas existem raízes comuns na propagação de doenças - poluição, baixa qualidade da água e higiene inadequada. O uso de menos antibióticos é essencial para reduzir a resistência. No entanto, sem também fornecer saneamento mais seguro e melhorar a qualidade da água em escala global, a resistência continuará aumentando, potencialmente criando a próxima pandemia. Essa abordagem combinada é central para as novas recomendações da OMS / FAO / OIE sobre RAM.

Outros tipos de poluição e resíduos hospitalares

Resíduos industriais, hospitais, fazendas e agricultura também são possíveis fontes ou fatores de resistência a antibióticos.

Por exemplo, há cerca de dez anos, um de nós (David) estudou poluição de metais em um rio cubano e encontrado os níveis mais altos de genes resistentes estavam perto de um aterro sanitário com vazamento e abaixo de onde os resíduos de fábricas farmacêuticas entravam no rio. As liberações da fábrica impactaram claramente os níveis de resistência a jusante, mas foram os metais do aterro que mais se correlacionaram com os níveis dos genes de resistência no rio.

Existe uma lógica para isso, porque os metais tóxicos podem estressar as bactérias, o que as fortalece, tornando-as mais resistentes a qualquer coisa, inclusive antibióticos. Vimos a mesma coisa com metais em Aterros chineses onde os níveis de genes de resistência no aterro sanitário estão fortemente correlacionados com metais, não com antibióticos.

De fato, a poluição de quase qualquer tipo pode promover resistência a antibióticos, incluindo metais, biocidas, pesticidas e outros produtos químicos que entram no ambiente. Muitos poluentes podem promover a resistência de bactérias; portanto, reduzir a poluição em geral ajudará a reduzir a resistência a antibióticos - um exemplo disso é reduzir a poluição por metais.

Os hospitais também são importantes, sendo reservatórios e incubadoras de muitas variedades de resistência a antibióticos, incluindo bactérias resistentes conhecidas, como Enterococcus resistente a vancomicina (VRE) e Staphylococcus aureus resistente a meticilina (MRSA). Embora as bactérias resistentes não sejam necessariamente adquiridas nos hospitais (a maioria é trazida da comunidade), as bactérias resistentes podem ser enriquecidas nos hospitais porque são onde as pessoas estão muito doentes, são tratadas de perto e frequentemente recebem antibióticos de "último recurso". Tais condições facilitam a disseminação de bactérias resistentes, especialmente cepas de superbactérias, devido aos tipos de antibióticos utilizados.

Liberações de águas residuais de hospitais também podem ser uma preocupação. Dados recentes mostraram que as bactérias "típicas" nos esgotos hospitalares carregam de cinco a dez vezes mais genes resistentes por célula do que as fontes comunitárias, especialmente os genes mais facilmente compartilhados entre as bactérias. Isso é problemático porque essas bactérias às vezes são cepas de superbactérias, como as resistentes a antibióticos carbapenêmicos. Os resíduos hospitalares são uma preocupação particular em locais sem tratamento eficaz das águas residuais da comunidade.

Outra fonte crítica de resistência a antibióticos é a agricultura e a aquicultura. Os medicamentos usados ​​nos cuidados veterinários podem ser muito semelhantes (às vezes idênticos) aos antibióticos usados ​​na medicina humana. E bactérias e genes tão resistentes são encontrados em estrume animal, solos e água de drenagem. Isso é potencialmente significativo, uma vez que os animais produzem quatro vezes mais fezes do que os seres humanos em escala global.

Como os cientistas de todo o mundo já estão lutando contra a próxima pandemia Cuidado com os cowpats. Annie Spratt / Unsplash, FAL

Os resíduos da atividade agrícola também podem ser especialmente problemáticos porque o gerenciamento de resíduos geralmente é menos sofisticado. Além disso, as operações agrícolas são geralmente em escalas muito grandes e menos contidas devido à maior exposição à vida selvagem. Finalmente, a resistência a antibióticos pode se espalhar de animais para fazendeiros e trabalhadores de alimentos, o que foi visto em estudos europeus recentes, o que significa que isso pode ser importante em escalas locais.

Esses exemplos mostram que a poluição em geral aumenta a propagação da resistência. Mas os exemplos também mostram que os drivers dominantes diferem com base em onde você está. Em um lugar, a propagação da resistência pode ser alimentada pela água contaminada com fezes humanas; enquanto, em outro, pode ser poluição industrial ou atividade agrícola. Portanto, as condições locais são essenciais para reduzir a propagação da resistência a antibióticos, e as soluções ideais diferem de um lugar para outro - soluções únicas não servem para todos.

Os planos de ação nacionais dirigidos localmente são, portanto, essenciais - que os novos Orientação da OMS / FAO / OIE recomenda vivamente. Em alguns lugares, as ações podem se concentrar nos sistemas de saúde; considerando que, em muitos lugares, promover água mais limpa e alimentos mais seguros também é fundamental.

Passos simples

É claro que devemos usar uma abordagem holística (o que agora é chamado de "Uma saúde”) Para reduzir a disseminação da resistência entre pessoas, animais e meio ambiente. Mas como fazemos isso em um mundo tão desigual? Agora é aceito que a água limpa é um direito humano incorporado nas Nações Unidas para 2030 Agenda para o desenvolvimento sustentável. Mas como podemos obter “água limpa para todos” acessível em um mundo onde a geopolítica geralmente supera as necessidades e realidades locais?

Melhorias globais em saneamento e higiene devem trazer ao mundo mais perto de resolver o problema da resistência a antibióticos. Mas essas melhorias devem ser apenas o começo. Assim que existirem saneamento e higiene aprimorados em escala global, nossa dependência de antibióticos diminuirá devido ao acesso mais equitativo à água limpa. Em teoria, a água limpa juntamente com a diminuição do uso de antibióticos conduzirão a uma espiral descendente de resistência.

Isto não é impossível. Conhecemos uma vila no Quênia onde eles simplesmente mudaram seu suprimento de água para uma pequena colina - acima, em vez de perto das latrinas. A lavagem das mãos com água e sabão também foi obrigatória. Um ano depois, o uso de antibióticos na vila era insignificante porque poucos moradores estavam doentes. Esse sucesso se deve em parte à localização remota da vila e a aldeões muito proativos. Mas mostra que água limpa e higiene aprimorada podem se traduzir diretamente em menor uso e resistência a antibióticos.

Como os cientistas de todo o mundo já estão lutando contra a próxima pandemia Banheiros públicos em Haryana, Índia. Rinku Dua / Shutterstock.com

Esta história do Quênia mostra ainda como ações simples podem ser um primeiro passo crítico na redução da resistência global. Mas essas ações devem ser realizadas em todos os lugares e em vários níveis para resolver o problema global. Isso não é gratuito e requer cooperação internacional - incluindo políticas apolíticas, planejamento e práticas de infraestrutura e gerenciamento apolíticas.

Alguns grupos bem-intencionados tentaram encontrar novas soluções, mas essas soluções geralmente são tecnológicas demais. E as tecnologias ocidentais de água e esgoto "prontas para uso" raramente são ideais para uso em países em desenvolvimento. Eles geralmente são muito complexos e caros, mas também exigem manutenção, peças de reposição, habilidade operacional e aceitação cultural para serem sustentáveis. Por exemplo, construir uma estação avançada de tratamento de águas residuais de lodo ativado em um local onde 90% da população não possui conexões de esgoto não faz sentido.

Simples é mais sustentável. Como exemplo óbvio, precisamos reduzir a defecação ao ar livre de maneira barata e socialmente aceitável. Essa é a melhor solução imediata em locais com infraestrutura de saneamento limitada ou não utilizada, como Índia rural. A inovação é sem dúvida importante, mas precisa ser adaptada às realidades locais para ter a chance de ser sustentada no futuro.

Forte liderança e governança também são críticas. A resistência aos antibióticos é muito mais baixo em lugares com menos corrupção e forte governança. A resistência também é mais baixa em locais com maiores gastos em saúde pública, o que implica políticas sociais, ação comunitária e liderança local pode ser tão importante quanto a infraestrutura técnica.

Por que não estamos resolvendo o problema?

Embora existam soluções para a resistência aos antibióticos, falta uma cooperação integrada entre ciência e engenharia, medicina, ação social e governança. Embora muitas organizações internacionais reconheçam a escala do problema, a ação global unificada não está acontecendo com rapidez suficiente.

Há várias razões para isto. Pesquisadores em saúde, ciências e engenharia raramente estão na mesma página e especialistas discordo frequentemente sobre o que deve ser priorizado para evitar a resistência a antibióticos - isso atrapalha a orientação. Infelizmente, muitos pesquisadores de resistência a antibióticos também sensacionalizam seus resultados, relatando apenas más notícias ou resultados exagerados.

A ciência continua a revelar causas prováveis ​​de resistência a antibióticos, o que mostra que nenhum fator leva à evolução e à propagação da resistência. Como tal, é necessária uma estratégia que incorpore medicina, meio ambiente, saneamento e saúde pública para fornecer as melhores soluções. Governos de todo o mundo devem agir em uníssono para cumprir as metas de saneamento e higiene, de acordo com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da ONU.

Os países mais ricos devem trabalhar com os mais pobres. Porém, as ações contra a resistência devem se concentrar nas necessidades e planos locais, porque cada país é diferente. Precisamos lembrar que a resistência é um problema de todos e que todos os países têm um papel na solução do problema. Isso é evidente na pandemia do COVID-19, onde alguns países exibiram louvável cooperação. Os países mais ricos devem investir para ajudar a fornecer opções de gerenciamento de resíduos localmente adequadas para os mais pobres - que possam ser mantidos e sustentados. Isso teria um impacto mais imediato do que qualquer tecnologia do “banheiro do futuro”.

E é importante lembrar que a crise global de resistência aos antibióticos não existe isoladamente. Outras crises globais se sobrepõem à resistência; como as mudanças climáticas. Se o clima se tornar mais quente e seco em partes do mundo com infraestrutura de saneamento limitada, maior resistência a antibióticos pode ocorrer devido a maiores concentrações de exposição. Por outro lado, se ocorrerem maiores inundações em outros lugares, ocorrerá um risco aumentado de fezes não tratadas e outros resíduos se espalharem por paisagens inteiras, aumentando a exposição à resistência aos antibióticos de maneira ilimitada.

A resistência aos antibióticos também terá impacto na luta contra o COVID-19. Como exemplo, infecções bacterianas secundárias são comuns em pacientes gravemente enfermos com COVID-19, especialmente quando admitidos em uma UTI. Portanto, se esses patógenos forem resistentes a terapias antibióticas críticas, eles não funcionarão e resultarão em taxas de mortalidade mais altas.

Independentemente do contexto, a melhoria da água, saneamento e higiene deve ser a espinha dorsal da impedindo a propagação da RAM, incluindo resistência a antibióticos, para evitar a próxima pandemia. Algum progresso está sendo feito em termos de cooperação global, mas os esforços ainda são muito fragmentados. Alguns países estão progredindo, enquanto outros não.

A resistência precisa ser vista de maneira semelhante a outros desafios globais - algo que ameaça a existência humana e o planeta. Assim como no enfrentamento das mudanças climáticas, na proteção da biodiversidade ou no COVID-19, a cooperação global é necessária para reduzir a evolução e a expansão da resistência. Água mais limpa e higiene melhorada são a chave. Se não trabalharmos juntos agora, todos pagaremos um preço ainda maior no futuro.

Sobre o autor

David W Graham, professor de engenharia de ecossistemas, Universidade de Newcastle e Peter Collignon, professor de doenças infecciosas e microbiologia, Universidade Nacional Australiana

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.


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