Cómo los científicos de todo el mundo ya están luchando contra la próxima pandemia

Cómo los científicos de todo el mundo ya están luchando contra la próxima pandemia Riccardo Mayer / Shutterstock.com

Si un niño de dos años que vive en la pobreza en India o Bangladesh se enferma con una infección bacteriana común, hay más de un 50% posibilidad de que falle un tratamiento antibiótico. De alguna manera, el niño ha adquirido una infección resistente a los antibióticos, incluso a medicamentos a los que nunca estuvo expuesto. ¿Cómo?

Desafortunadamente, este niño también vive en un lugar con agua limpia limitada y menos manejo de desechos, lo que los pone en contacto frecuente con materia fecal. Esto significa que están expuestos regularmente a millones de genes y bacterias resistentes, incluyendo potencialmente superbacterias intratables. Esta triste historia es sorprendentemente común, especialmente en lugares donde la contaminación es rampante y el agua limpia es limitada.

Durante muchos años, la gente creía que la resistencia a los antibióticos en las bacterias se debía principalmente al uso imprudente de antibióticos en entornos clínicos y veterinarios. Pero creciente evidencia sugiere que los factores ambientales pueden ser de igual o mayor importancia para la propagación de Resistencia antibiótica, especialmente en el mundo en desarrollo.

Aquí nos centramos en las bacterias resistentes a los antibióticos, pero la resistencia a los medicamentos también se produce en otros tipos de microorganismos, como la resistencia a virus, hongos y protozoos patógenos (llamada resistencia a los antimicrobianos o RAM). Esto significa que nuestra capacidad para tratar todo tipo de enfermedades infecciosas se ve obstaculizada cada vez más por la resistencia, que puede incluir coronavirus como el SARS-CoV-2, que causa COVID-19.

En general, el uso de antibióticos, antivirales y antifúngicos claramente debe reducirse, pero en la mayor parte del mundo, mejorar la práctica de agua, saneamiento e higiene, una práctica conocida como WASH, también es de vital importancia. Si podemos garantizar un agua más limpia y alimentos más seguros en todas partes, la propagación de bacterias resistentes a los antibióticos se reducirá en todo el medio ambiente, incluso dentro y entre las personas y los animales.

As recomendaciones recientes sobre AMR de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), la Organización Mundial de Sanidad Animal (OIE) y la Organización Mundial de la Salud (OMS) sugieren, a lo que David contribuyó, el "problema de la superbacteria" no se resolverá con más prudencia uso de antibióticos solo. También requiere mejoras globales en la calidad del agua, el saneamiento y la higiene. De lo contrario, la próxima pandemia podría ser peor que COVID-19.

Cómo los científicos de todo el mundo ya están luchando contra la próxima pandemia Aguas residuales no tratadas. Joa Souza / Shutterstock.com


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Bacterias bajo estrés

Para comprender el problema de la resistencia, debemos volver a lo básico. ¿Qué es la resistencia a los antibióticos y por qué se desarrolla?

La exposición a los antibióticos ejerce presión sobre las bacterias y, al igual que otros organismos vivos, se defienden. Las bacterias hacen esto al compartir y adquirir genes de defensa, a menudo de otras bacterias en su entorno. Esto les permite cambiar rápidamente, obteniendo fácilmente la capacidad de producir proteínas y otras moléculas que bloquean el efecto del antibiótico.

La página proceso de intercambio de genes es natural y es una gran parte de lo que impulsa la evolución. Sin embargo, a medida que usamos antibióticos cada vez más fuertes y diversos, las opciones de defensa bacteriana nuevas y más potentes han evolucionado, haciendo que algunas bacterias sean resistentes a casi todo, y el resultado final son las superbacterias intratables.

La resistencia a los antibióticos ha existido desde que comenzó la vida, pero recientemente se ha acelerado debido al uso humano. Cuando toma un antibiótico, mata a una gran mayoría de las bacterias objetivo en el sitio de la infección, y así se mejora. Pero los antibióticos no matan todas las bacterias, algunas son naturalmente resistentes; otros adquieren genes de resistencia de sus vecinos microbianos, especialmente en nuestros sistemas digestivos, garganta y piel. Esto significa que algunas bacterias resistentes siempre sobreviven y pueden pasar al medio ambiente a través de materia fecal tratada inadecuadamente, extendiendo bacterias y genes resistentes de manera más amplia.

La industria farmacéutica inicialmente respondió al aumento de la resistencia desarrollando antibióticos nuevos y más fuertes, pero las bacterias evolucionan rápidamente, haciendo que incluso los nuevos antibióticos pierdan su efectividad rápidamente. Como resultado, el desarrollo de nuevos antibióticos casi se ha detenido porque acumula beneficio limitado. Mientras tanto, la resistencia a los antibióticos existentes continúa aumentando, lo que afecta especialmente a los lugares con mala calidad del agua y saneamiento.

Esto se debe a que en el mundo desarrollado defecas y tu caca se va al baño, y finalmente fluye por una alcantarilla a una planta de tratamiento de aguas residuales de la comunidad. Aunque las plantas de tratamiento no son perfectas, generalmente reducen los niveles de resistencia en más del 99%, reduciendo sustancialmente la resistencia liberada al medio ambiente.

Cómo los científicos de todo el mundo ya están luchando contra la próxima pandemia Las modernas plantas de tratamiento de aguas residuales eliminan la mayoría de los microbios AMR. Pero actualmente no son asequibles en gran parte del mundo. Estudio de imagen de personas / Shutterstock.com

En contraste, sobre 70% del mundo no tiene tratamiento comunitario de aguas residuales ni siquiera alcantarillas; y la mayoría de la materia fecal, que contiene genes y bacterias resistentes, va directamente a las aguas superficiales y subterráneas, a menudo a través de drenajes abiertos.

Esto significa que las personas que viven en lugares sin gestión de desechos fecales están expuestas regularmente a la resistencia a los antibióticos de muchas maneras. Incluso es posible la exposición de personas que no hayan tomado antibióticos, como nuestro hijo en el sur de Asia.

Extendiéndose a través de las heces

La resistencia a los antibióticos está en todas partes, pero no es sorprendente que la resistencia es el mejor en lugares con saneamiento deficiente porque otros factores además del uso son importantes. Por ejemplo, una infraestructura civil fragmentada, la corrupción política y la falta de atención médica centralizada también desempeñan papeles clave.

Uno podría argumentar cínicamente que la resistencia "extranjera" es un problema local, pero la propagación de la resistencia a los antibióticos no conoce límites: las superbacterias pueden desarrollarse en un lugar debido a la contaminación, pero luego se vuelven globales debido a los viajes internacionales. Investigadores de Dinamarca compararon genes de resistencia a antibióticos en baños de aviones de larga distancia y encontraron diferencias importantes en el carro de resistencia entre las rutas de vuelo, lo que sugiere que la resistencia puede propagarse por los viajes.

La experiencia actual del mundo con la propagación del SARS-CoV-2 muestra cuán rápido se pueden mover los agentes infecciosos con los viajes humanos. El impacto del aumento de la resistencia a los antibióticos no es diferente. No hay agentes antivirales confiables para el tratamiento del SARS-CoV-2, que es la forma en que las cosas pueden volverse para las enfermedades actualmente tratables si permitimos que la resistencia continúe sin control.

Como ejemplo de resistencia a los antibióticos, el gen "superbacteria", blaNDM-1, se detectó por primera vez en India en 2007 (aunque probablemente estuvo presente en otros países regionales). Pero poco después, se encontró en un paciente hospitalizado en Suecia y entonces en Alemania. Finalmente se detectó en 2013 en Svalbard en el alto ártico. En paralelo, variantes de este gen apareció localmente, pero ha evolucionado a medida que se mueven. Evolución similar ha ocurrido como el virus COVID-19 se ha extendido.

En relación con la resistencia a los antibióticos, los humanos no son los únicos "viajeros" que pueden soportar resistencia. La vida silvestre, como las aves migratorias, también puede adquirir bacterias y genes resistentes del agua o los suelos contaminados y luego volar grandes distancias llevando resistencia en sus intestinos desde lugares con mala calidad del agua hasta lugares con buena calidad del agua. Durante el viaje, defecan a lo largo de su camino, potencialmente plantando resistencia en casi cualquier lugar. El comercio mundial de alimentos también facilita la propagación de la resistencia de un país a otro y en todo el mundo.

Cómo los científicos de todo el mundo ya están luchando contra la próxima pandemia Los microbios resistentes no necesitan aviones para viajar. Nick Fewings / Unsplash, FAL

Lo que es complicado es que la propagación por la resistencia del viaje a menudo es invisible. De hecho, las vías dominantes de la resistencia internacional se extienden son en gran parte desconocidos porque muchas vías se superponen, y los tipos y motores de resistencia son diversos.

Las bacterias resistentes no son los únicos agentes infecciosos que pueden propagarse por la contaminación ambiental. Se ha encontrado SARS-CoV-2 en heces y restos de virus inactivos en aguas residuales, pero toda evidencia sugiere que el agua es no es una ruta importante de propagación de COVID-19, aunque hay datos limitados de lugares con saneamiento deficiente.

Entonces, cada caso es diferente. Pero hay raíces comunes en la propagación de enfermedades: contaminación, mala calidad del agua e higiene inadecuada. Usar menos antibióticos es crítico para reducir la resistencia. Sin embargo, sin proporcionar también un saneamiento más seguro y una mejor calidad del agua a escala mundial, la resistencia continuará aumentando, creando potencialmente la próxima pandemia. Este enfoque combinado es fundamental para las nuevas recomendaciones de la OMS / FAO / OIE sobre RAM.

Otros tipos de contaminación y residuos hospitalarios.

Los desechos industriales, hospitales, granjas y agricultura también son posibles fuentes o impulsores de la resistencia a los antibióticos.

Por ejemplo, hace unos diez años, uno de nosotros (David) estudió la contaminación por metales en un río cubano y encontrado Los niveles más altos de genes resistentes estaban cerca de un vertedero de desechos sólidos con fugas y debajo de donde los desechos de las fábricas farmacéuticas ingresaron al río. La fábrica libera niveles de resistencia claramente afectados aguas abajo, pero fueron los metales del vertedero los que se correlacionaron más fuertemente con los niveles de genes de resistencia en el río.

Hay una lógica en esto porque los metales tóxicos pueden estresar las bacterias, lo que las hace más fuertes y, por cierto, las hace más resistentes a cualquier cosa, incluidos los antibióticos. Vimos lo mismo con los metales en Vertederos chinos donde los niveles de genes de resistencia en los drenajes de vertederos están fuertemente correlacionados con metales, no con antibióticos.

De hecho, la contaminación de casi cualquier tipo puede promover la resistencia a los antibióticos, incluidos metales, biocidas, pesticidas y otros productos químicos que ingresan al medio ambiente. Muchos contaminantes pueden promover la resistencia en las bacterias, por lo que reducir la contaminación en general ayudará a reducir la resistencia a los antibióticos, un ejemplo de esto es reducir la contaminación por metales.

Los hospitales también son importantes, ya que son reservorios e incubadoras para muchas variedades de resistencia a los antibióticos, incluidas bacterias resistentes bien conocidas como Enterococcus resistente a la vancomicina (VRE) y Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA). Si bien las bacterias resistentes no se adquieren necesariamente en los hospitales (la mayoría provienen de la comunidad), las bacterias resistentes se pueden enriquecer en los hospitales porque están donde las personas están muy enfermas, se cuidan muy cerca y, a menudo, se proporcionan antibióticos de "último recurso". Tales condiciones permiten la propagación de bacterias resistentes más fácilmente, especialmente las cepas de superbacterias debido a los tipos de antibióticos que se usan.

Las descargas de aguas residuales de los hospitales también pueden ser una preocupación. Datos recientes demostró que las bacterias "típicas" en las aguas residuales de los hospitales transportan de cinco a diez veces más genes resistentes por célula que las fuentes comunitarias, especialmente los genes que las bacterias comparten más fácilmente. Esto es problemático porque tales bacterias a veces son cepas de superbacterias, como las resistentes a antibióticos carbapenem. Los desechos hospitalarios son una preocupación particular en lugares sin tratamiento efectivo de aguas residuales de la comunidad.

Otra fuente crítica de resistencia a los antibióticos es la agricultura y la acuicultura. Los medicamentos utilizados en la atención veterinaria pueden ser muy similares (a veces idénticos) a los antibióticos utilizados en la medicina humana. Y bacterias y genes tan resistentes se encuentran en estiércol animal, suelos y aguas de drenaje. Esto es potencialmente significativo dado que los animales producen cuatro veces mas heces que los humanos a escala global.

Cómo los científicos de todo el mundo ya están luchando contra la próxima pandemia Cuidado con los vaqueros. Annie Spratt / Unsplash, FAL

Los desechos de la actividad agrícola también pueden ser especialmente problemáticos porque la gestión de desechos suele ser menos sofisticada. Además, las operaciones agrícolas a menudo son a gran escala y son menos contagiosas debido a una mayor exposición a la vida silvestre. Finalmente, la resistencia a los antibióticos puede extenderse de los animales de granja a los granjeros a los trabajadores de alimentos, lo que se ha visto en estudios europeos recientes, lo que significa que esto puede ser importante a escala local.

Estos ejemplos muestran que la contaminación en general aumenta la propagación de la resistencia. Pero los ejemplos también muestran que los controladores dominantes diferirán en función de dónde se encuentre. En un lugar, la propagación de resistencia podría ser alimentada por el agua contaminada con heces humanas; mientras que, en otro, podría ser la contaminación industrial o la actividad agrícola. Por lo tanto, las condiciones locales son clave para reducir la propagación de la resistencia a los antibióticos, y las soluciones óptimas diferirán de un lugar a otro: las soluciones individuales no se ajustan a todas.

Por lo tanto, los planes de acción nacionales impulsados ​​localmente son esenciales, lo que el nuevo Orientación de la OMS / FAO / OIE Recomiendo encarecidamente. En algunos lugares, las acciones pueden centrarse en los sistemas de salud; Considerando que, en muchos lugares, también es fundamental promover agua más limpia y alimentos más seguros.

Pasos simples

Está claro que debemos utilizar un enfoque holístico (lo que ahora se llama "One Health") Para reducir la propagación de la resistencia entre las personas, los animales y el medio ambiente. Pero, ¿cómo hacemos esto en un mundo tan desigual? Ahora se acepta que el agua limpia es un derecho humano incrustado en el 2030 de la ONU Agenda para el desarrollo sostenible. Pero, ¿cómo podemos lograr "agua limpia para todos" asequible en un mundo donde la geopolítica a menudo supera las necesidades y realidades locales?

Las mejoras globales en saneamiento e higiene deberían traer al mundo más cerca de resolver el problema de la resistencia a los antibióticos. Pero tales mejoras solo deberían ser el comienzo. Una vez que exista un saneamiento e higiene mejorados a escala mundial, nuestra dependencia de los antibióticos disminuirá debido a un acceso más equitativo al agua limpia. En teoría, el agua limpia junto con un menor uso de antibióticos generará una espiral descendente en la resistencia.

Esto no es imposible. Sabemos de una aldea en Kenia donde simplemente trasladaron su suministro de agua a una pequeña colina, más arriba que cerca de sus letrinas. El lavado de manos con agua y jabón también fue obligatorio. Un año después, el uso de antibióticos en la aldea fue insignificante porque muy pocos aldeanos no estaban bien. Este éxito se debe en parte a la ubicación remota de la aldea y a los aldeanos muy proactivos. Pero muestra que el agua limpia y una mejor higiene pueden traducirse directamente en un menor uso de antibióticos y resistencia.

Cómo los científicos de todo el mundo ya están luchando contra la próxima pandemia Baños públicos en Haryana, India. Rinku Dua / Shutterstock.com

Esta historia de Kenia muestra además cómo las acciones simples pueden ser un primer paso crítico para reducir la resistencia global. Pero tales acciones deben realizarse en todas partes y en múltiples niveles para resolver el problema global. Esto no es gratuito y requiere cooperación internacional, incluidas políticas apolíticas enfocadas, planificación y prácticas de infraestructura y gestión.

Algunos grupos bien intencionados han intentado encontrar soluciones novedosas, pero esas soluciones a menudo son demasiado tecnológicas. Y las tecnologías de agua y aguas residuales occidentales "listas para usar" rara vez son óptimas para su uso en países en desarrollo. A menudo son demasiado complejas y costosas, pero también requieren mantenimiento, piezas de repuesto, habilidades operativas y aceptación cultural para ser sostenibles. Por ejemplo, construir una planta avanzada de tratamiento de aguas residuales con lodos activados en un lugar donde el 90% de la población no tiene conexiones de alcantarillado no tiene sentido.

Lo simple es más sostenible. Como ejemplo obvio, necesitamos reducir la defecación al aire libre de una manera barata y socialmente aceptable. Esta es la mejor solución inmediata en lugares con infraestructura de saneamiento limitada o no utilizada, como India rural. La innovación es sin duda importante, pero debe adaptarse a las realidades locales para tener la posibilidad de mantenerse en el futuro.

Un fuerte liderazgo y gobernanza también es fundamental. La resistencia a los antibióticos es Mucho más bajo en lugares con menos corrupción y una gobernanza fuerte. La resistencia también es menor en lugares con mayor gasto en salud pública, lo que implica que la política social, la acción comunitaria y el liderazgo local pueden ser tan importantes como la infraestructura técnica.

¿Por qué no estamos resolviendo el problema?

Si bien existen soluciones para la resistencia a los antibióticos, falta la cooperación integrada entre la ciencia y la ingeniería, la medicina, la acción social y la gobernanza. Si bien muchas organizaciones internacionales reconocen la magnitud del problema, la acción global unificada no está ocurriendo lo suficientemente rápido.

Hay varias razones para esto. Los investigadores en salud, ciencias e ingeniería rara vez están en la misma página, y los expertos a menudo no estoy de acuerdo sobre lo que debe priorizarse para prevenir la resistencia a los antibióticos, esto confunde la orientación. Desafortunadamente, muchos investigadores de resistencia a los antibióticos también a veces sensacionalizan sus resultados, solo informan malas noticias o exageran los resultados.

La ciencia continúa revelando causas probables de resistencia a los antibióticos, lo que demuestra que ningún factor individual impulsa la evolución y la propagación de la resistencia. Como tal, se necesita una estrategia que incorpore medicina, medio ambiente, saneamiento y salud pública para proporcionar las mejores soluciones. Los gobiernos de todo el mundo deben actuar al unísono para cumplir los objetivos de saneamiento e higiene de acuerdo con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas.

Los países más ricos deben trabajar con los más pobres. Pero, las acciones contra la resistencia deberían centrarse en las necesidades y planes locales porque cada país es diferente. Debemos recordar que la resistencia es un problema de todos y que todos los países tienen un papel en la solución del problema. Esto es evidente por la pandemia de COVID-19, donde algunos países han mostrado cooperación encomiable. Los países más ricos deberían invertir para ayudar a proporcionar opciones de gestión de residuos localmente adecuadas para los más pobres, que se puedan mantener y mantener. Esto tendría un impacto más inmediato que cualquier tecnología de "baño del futuro".

Y es clave recordar que la crisis global de resistencia a los antibióticos no existe aisladamente. Otras crisis mundiales se superponen a la resistencia; como el cambio climático. Si el clima se vuelve más cálido y seco en partes del mundo con infraestructura de saneamiento limitada, podría producirse una mayor resistencia a los antibióticos debido a las mayores concentraciones de exposición. Por el contrario, si se produce una mayor inundación en otros lugares, se producirá un mayor riesgo de que las heces y otros desechos no tratados se extiendan por paisajes enteros, lo que aumenta la exposición a la resistencia a los antibióticos de manera ilimitada.

La resistencia a los antibióticos también tendrá un impacto en la lucha contra COVID-19. Como ejemplo, las infecciones bacterianas secundarias son comunes en pacientes gravemente enfermos con COVID-19, especialmente cuando ingresan en una UCI. Entonces, si tales patógenos son resistentes a las terapias antibióticas críticas, no funcionarán y resultarán en mayores tasas de mortalidad.

Independientemente del contexto, la mejora del agua, el saneamiento y la higiene deben ser la columna vertebral de detener la propagación de la RAM, incluida la resistencia a los antibióticos, para evitar la próxima pandemia. Se están haciendo algunos progresos en términos de cooperación global, pero los esfuerzos aún están demasiado fragmentados. Algunos países están progresando, mientras que otros no.

La resistencia debe verse de manera similar a otros desafíos globales, algo que amenaza la existencia humana y el planeta. Al igual que con el tratamiento del cambio climático, la protección de la biodiversidad, o COVID-19, se necesita la cooperación global para reducir la evolución y la propagación de la resistencia. Un agua más limpia y una mejor higiene son la clave. Si no trabajamos juntos ahora, todos pagaremos un precio aún mayor en el futuro.

Sobre el Autor

David W Graham, profesor de ingeniería de ecosistemas, Universidad de Newcastle y Peter Collignon, profesor de enfermedades infecciosas y microbiología, Universidad Nacional de Australia

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.


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