Ученые обнаружили антидепрессанты в мозге рыб, населяющих реку Ниагара. Эти вещества попадают в водоемы, проходя через системы очистки сточных вод, и могут влиять на стабильность экосистемы, изменяя поведение животных. Исследование опубликовано в журнале Environmental Science & Technology.
В последние годы потребление антидепрессантов уверенно растет. В США, например, в период с 1988 по 2008 годы использование таких препаратов
на 400%. Последствия такого увеличения оказывают влияние на окружающую среду – антидепрессанты и их метаболиты не полностью улавливаются очистными сооружениями и в итоге
в водоемы. Тот факт, что эти вещества присутствуют в воде, поднимает вопрос об их накоплении в живых организмах и возможном влиянии на них.
Авторы новой статьи взялись изучить этот вопрос более подробно и обнаружили антидепрессантов и их метаболитов в мозге у десяти видов рыб, выловленных в реке Ниагара. Эта река соединяет два Великих озера – Эри и Онтарио. Среди исследованных видов были красноперка, белый окунь, судак, ильная рыба и радужная форель. И у всех десяти видов ученые обнаружили в мозге присутствие антидепрессантов или их метаболитов. Само их присутствие не просто в воде, а уже в рыбах, поднимает серьезный вопрос об экологических последствиях данного явления. Дело в том, что, накапливаясь в органах рыб, например, в мозге, они могут влиять на их поведение. Кроме мозга, ученые измерили концентрацию антидепрессантов в печени, мышцах и гонадах, где тоже отметили повышенное содержание данных веществ. Самая высокая концентрация вещества норсертралина, который является метаболитом сертралина, активного вещества в препарате Золофт, оказалась у рыбы скальный окунь Ambloplites rupestris – около 400 нанограмм на 1 грамм мозга. Но кроме этого вещества ученые обнаружили у рыбы и другие, включая циталопрам и норфлуоксетин.
Конкретно в данном исследовании на этом не акцентировали внимание, но результаты других статей уже показывали, что антидепрессанты могут влиять на пищевое поведение и инстинкты выживания рыб. Например, некоторые рыбы перестают реагировать на присутствие рядом опасности в виде хищников. Такие изменения в поведении потенциально способны разрушить и межвидовой баланс. В результате, это повлияет на поддержание стабильности экосистемы в целом. Правда, нужно отметить, что упоминаемые в других статьях результаты были получены в лаборатории, а не в диких условиях. И применялись более высокие концентрации веществ, чем обнаруженные в этом исследовании. Тем не менее, авторы статьи отмечают, что, в обитающих непосредственно в природе организмах, антидепрессанты накапливались не сразу, а в течении длительного времени, и порой концентрации этих веществ существенно превосходили те, которые были в реке, поэтому здесь риски возникают скорее не из-за дозы вещества, а из-за долгосрочного воздействия.
При употреблении в пищу рыбы антидепрессанты в мозге не представляют угрозы для людей. Во-первых, потому что немногие его едят, а во-вторых, концентрации слишком низки, чтобы как-то подействовать на организм человека. Но риски для природных экосистем, ведь эти вещества накапливаются не только в рыбах, но и в других водных обитателях, оценить и предсказать сложнее. Авторы считают, что нужно изменять способы очистки сточных вод, чтобы не допускать попадания в водоемы этих препаратов.
Для пациентов важно не только принимать назначенные антидепрессанты и ждать, когда они подействуют, но и знать, каким эффектом будет обладать препарат именно в их организме. Не так давно у американских ученых получилось с использованием простой анкеты выяснить, поможет ли антидепрессант конкретному пациенту. Для оценки действия препарата важно и питание – некоторые пищевые добавки могут усиливать эффект наиболее популярных групп антидепрессантов.
Надежда Потапова
Бактерии научились инактививровать антибактериальную ДНК-гиразу
Немецкие ученые выяснили, что супербактерии, сохранявшие чувствительность к экспериментальному антибиотику альбицидину, защитились от него с помощью амплификации гена STM3175. Этот ген отвечает за регуляцию транскрипции малых молекул с доменом связывания, подобным ингибитору ДНК-гиразы — основы антибиотика альбицидина. Такое увеличение копии гена приводит к тысячекратному повышению уровня резистентности к препарату. Исследование опубликовано в PLoS Biology. В 2019 году почти пять миллионов человек погибло из-за бактерий, устойчивых к большинству известных антибиотиков, — супербактерий. По оценкам ученых к 2050 году это число увеличится в два раза. Основной причиной развития резистентности к противомикробным препаратам признано нерациональное их использование в медицине, ветеринарии и зоотехнии в сочетании с недостаточным пониманием механизмов бактериальной резистентности. Однако влияют и другие факторы: например, загрязнение атмосферы. Ученые постоянно ищут новые молекулы, которые были бы активны против супербактерий. Таким многообещающим соединением стал альбицидин — фитотоксичная молекула, вырабатываемая бактерией Xanthomonas albilineans, в исследованиях была эффективна против целого ряда супербактерий. Альбицидин ингибирует активность бактериальной ДНК-гиразы (топоизомеразы II) и эффективно действует на ковалентный комплекс ДНК и гиразы в крайне низких концентрациях. В нескольких исследованиях уже сообщалось о развитии резистентности к этой молекуле у некоторых бактерий, однако ее механизмы оставались не до конца выясненными. Команда ученых под руководством Маркуса Фульда (Marcus Fulde) из Свободного университета Берлина изучала механизмы резистентности к альбицидину, которая развилась у Salmonella typhimurium и Escherichia coli. Для этого они подвергали бактерии воздействию высоких концентраций более стабильного аналога антибиотика и наблюдали за ростом колоний в течение 24 часов. Из 90 протестированных клонов 14 показали рост в этих условиях. Секвенирование генома этих штаммов показало, что большинство (девять штаммов) несет мутации в гене tsx, ответственном за экспрессию нуклеозидспецифичного порина, что в 16 раз увеличивало минимальную ингибирующую концентрацию (MIC) антибиотика. Один из оставшихся пяти резистентных штаммов с интактным геном tsx демонстрировал более чем стократное повышение MIC, и анализ данных секвенирования его ДНК выявил амплификацию гена, приводящую к образованию 3-4 копий геномной области без однонуклеотидных полиморфизмов. При дополнительном анализе этого штамма ученые выяснили, что перекрывающаяся амплифицированная область содержит ген STM3175, который транскрибируется полицистронно в структуре оперона и N-концевой части qseB. Более тщательное изучение аминокислотной последовательности показало, что STM3175 состоит из 2 доменов: N-концевого AraC-подобного ДНК-связывающего домена и C-концевого GyrI-подобного лиганд-связывающего домена. Ученые обнаружили, что такая структура позволяет STM3175 связывать альбицидин с высокой аффинностью и инактивировать его. У разных бактерий обнаружились гомологи этого гена с теми же функциями, при этом на эффект других антибактериальных препаратов они не влияли. Знание нового механизма развития устойчивости к альбицидину позволит ученым разрабатывать новые способы модификации молекулы, чтобы обойти этот механизм. Ранее ученые обнаружили антибактериальную молекулу с широким спектром действия, которая не вызвала резистентности у микроорганизмов.