Luonnonhistoriallisen museon karhunkallojen hammaskiven geenitutkimus paljasti, että mikrobilääkeresistenssi on vähentynyt Ruotsin luonnossa 2000-luvulla.

Hammaskiven geenitutkimus on tuore tutkimusala, jonka avulla pystytään selvittämään muun muassa eliöstä toiseen siirtyvien antimikrobiresistenssigeenien (AMR-geenien) esiintymistä jo kauan sitten kuolleiden ihmisten ja eläinten suun bakteeribiofilmissä. Hammaskiveä rakentuu kerroksittain koko elämän ajan, ja kalkkeutuneen rakenteensa ansiosta se säilyttää bakteerien DNA:n suojattuna pitkään isäntäeliön kuoleman jälkeen. Hammaskiven geenisekvensoinnin avulla on löydetty erilaisia luontaisesti kehittyneitä resistenssigeenejä mm. keskiaikana eläneiltä ihmisiltä sekä villi- ja kotieläimiltä. Hammaskivitutkimuksen avulla ei kuitenkaan aiemmin ole selvitetty ihmisen aiheuttaman antibioottiresistenssin kehityskaarta.
Uppsalan ja Edinburghin yliopistojen, Norjan teknis-luonnontieteellisen yliopiston ja Ruotsin luonnonhistoriallisen museon tutkijat selvittivät 57:n villinä eläneen ruskeakarhun (Ursus arctos) hammaskivestä, millä tavoin antibioottien tuotanto ja käyttö Ruotsissa on heijastunut ympäröivään luontoon. Kallot oli kerätty vuosina 1942–2016 Keski- ja Pohjois-Ruotsista. Ruotsissa antibioottien teollinen tuotanto ja laajamittainen käyttö alkoivat 1950-luvulla, ja Ruotsi oli maailmassa ensimmäisiä maita, jotka alkoivat rajoittaa antibioottien käyttöä lääkkeinä ja karjataloudessa. Antibioottien käyttö karjataloudessa kasvunedistäjänä kiellettiin vuonna 1986, ja antibioottiresistenssiä torjuva kansallinen STRAMA-ohjelma otettiin käyttöön vuonna 1995.

Tutkimusmenetelmänä oli shotgun-sekvensointi eli metagenomiikka, jonka avulla tutkijat määrittivät eri-ikäisten kallojen hammaskiven bakteerien AMR-geenityypit ja niiden määrän. Kunkin näytteen AMR-kuormaa verrattiin kirjon ja runsauden osalta CARD-tietokantaan (Comprehensive Antibiotic Resistance Database). Näin pyrittiin muodostamaan käsitys siitä, millainen oli luonnollinen AMR-kehitys Ruotsin luonnossa antibioottituotantoa edeltävänä aikana, ja miten hyvin eri-ikäiset hammaskivihavainnot korreloivat dokumentoidun resistenssikehityksen kanssa.

Tutkimuksen perusteella karhujen hammaskiven antibioottiresistenttien mikrobien määrä ja kirjo kasvoivat odotetusti sitä mukaa, kun antibioottien käyttö lisääntyi. Myös AMR-geenien­ monimuotoisuus näytteissä lisääntyi vuodesta 1986 alkaen. Tämä johtuu tutkijoiden arvion mukaan uusien antibioottien yleistymisestä, joka aiheutti valintapainetta luonnossa esiintyneille resistenteille bakteereille.

Tutkijoille tuli kuitenkin yllätyksenä, että vuoden 2000 jälkeen kerätyissä kalloissa resistenttien bakteerien ja AMR-geenien määrä oli vähentynyt. Antibioottien käyttöä alettiin Ruotsissa rajoittaa vuonna 1986, joten kesti yli 15 vuotta, ennen kuin vähentyminen näkyi karhuissa. Tutkijoiden mukaan karhu on monella tapaa hyvä tutkimuskohde, kun halutaan selvittää ihmisen antibiootinkäytön vaikutusta luontoon: sekasyöjinä karhut altistuvat monenlaisille resistenssigeenien lähteille, ja ne yleensä elävät yksin ja välttelevät ihmistä.

Tutkijat olettivat myös, että niiden karhujen hammaskivessä, jotka oli löydetty lähellä ihmisasutusta ja/tai ihmisen runsaasti käyttämästä ympäristöstä, olisi enemmän AMR-geenejä kuin koskemattomammasta maastosta löydettyjen. Tällaista yhteyttä ei kuitenkaan löydetty. Tämä kertoo luultavasti siitä, että resistenssigeenit leviävät hyvin tehokkaasti esimerkiksi muuttolintujen, tuulen kuljettaman maan ja erityisesti jäteveden avulla.

Lähde: Brealey JC, Leitao HG, Hofstede T, Kalthoff D, Guschanski K. The oral microbiota of wild bears in Sweden reflects the history of antibiotic use by humans. Current Biology 2021 S0960-9822(21)01112-X. DOI: 10.1016/j.cub.2021.08.010