Rezidua a rezistence vůči antibiotikům v půdě: pilotní studie po podání kriticky významných antibiotik zvířatům

Shrnutí pilotní studie ÚKZÚZ: Výskyt rezistence a reziduí antimikrobik v zemědělském prostředí (2020–2025)

Význam tématu

Šíření antimikrobiální rezistence (AMR) v zemědělském prostředí představuje významné riziko pro zdraví zvířat, bezpečnost potravin a širší veřejné zdraví. Použití antibiotik v živočišné výrobě může vést k uvolňování reziduí a rezistentních bakterií do maštalí, kejdy, půdy a vodních systémů; tyto složky se mohou akumulovat, přenášet geny rezistence a prodlužovat dobu expozice mikrobiálních populací. Studie ÚKZÚZ z pilotního projektu Národního antibiotického programu přináší konkrétní data o chování vybraných látek (kolistin, enrofloxacin/ciprofloxacin, tulathromycin) a souvisejících rezistenčních markerů v zemědělských provozech a v půdě po zapravení kejdy nebo mrvy.

Cíle a přehled studie

Hlavní cíle pilotní studie (2020–2025):

• Monitorovat výskyt genů antimikrobiální rezistence (např. mcr-1, qnrB, qnrS, qepA, aac) v prostředí farem a ve vzorcích zvířat.
• Sledovat přítomnost a dynamiku reziduí vybraných antimikrobik v kejdu, mrvě, podestýlce a půdě po aplikaci.
• Vyhodnotit přetrvávání rezistentních bakterií (modelové E. coli) v různých matricích a časech po aplikaci.

Pilotní program zahrnoval více let a sektorů: kolistin u prasat (2020), enrofloxacin/ciprofloxacin u brojlerů (2021, 2023), tulathromycin u skotu (telata, 2024) a kombinované sledování u krocanů (2025). Metodika zahrnovala sledování farmy, zrání mrvy/kejd a polní pokusy po zapravení.

Použitá metodika a instrumentace

Strategie odběru a experimentální design:

• Pravidelné odběry na farmách: stěry z prostředí (podlaha, větrání, napáječky, krmítka), vzorky podestýlky, slámy, trusu, vody, materiálu z líhně a orgánů kuřat.
• Polní pokusy se zapravením kejdy/mrvy do půdy a následné sledování v čase.
• Experimentální inokulace modelovými kmeny E. coli (např. mcr-1 pozitivní) pro sledování přežívání v medialech.

Mikrobiologické a molekulární metody:

• Kvantifikace životaschopných buněk (KTJ) kultivačními metodami pro E. coli a další indikátory.
• Detekce genů rezistence pomocí cílených molekulárních technik (např. qPCR) zaměřených na mcr-1 až mcr-10, PMQR geny (qnrA, qnrB, qnrS, qepA, aac) apod.

Analýza reziduí:

• Odběr vzorků kejdy, fermentované podestýlky, faeces a půdy v definovaných časových bodech.
• Odstranění, extrakce a koncentrování reziduí antimikrobik. U kolistinu byly pozorovány problémy s reprodukovatelností extrakcí a stanovováním ve vzorcích půdy.
• Vyhodnocení změn koncentrací v čase; použití citlivých analytických technik (chemická analýza reziduí odpovídá běžným postupům v residuální analytice, tj. řízené extrakce a instrumentalizované stanovení koncentrací – pozn.: konkrétní přístrojové vybavení nebylo v prezentaci explicitně uvedeno).

Hlavní výsledky a diskuse

Rezidua antimikrobik:

• Kolistin: analýza reziduí v půdě nebyla spolehlivě realizovatelná kvůli variabilitě metod extrakce a koncentrace; dostupná data jsou omezená.
• Enrofloxacin/ciprofloxacin: v fermentované podestýlce došlo ke snížení koncentrace o přibližně 70–80 %. V půdě se během prvního měsíce koncentrace enrofloxacinu snížila na cca 25 % vstupní hodnoty a poté zůstala relativně stabilní.
• Tulathromycin: na farmě došlo k výraznému poklesu koncentrace během prvních 3–5 dnů po aplikaci; přes to byly významné koncentrace detekovány až do 42. dne ve fekáliích. Během fermentace mrvy a v půdě byly pozorovány relativně stabilní koncentrace po počáteční fázi.

Přežívání bakterií a genů rezistence:

• Modelové kmeny E. coli v inokulačních experimentech přežívaly ve fermentované mrvě i v půdě po týdnech až měsících: v některých experimentech při inokulaci přežívání až 5 týdnů, v polních aplikacích byly detekovány E. coli s genem mcr-1 až po dobu až 4 měsíců.
• U brojlerů byly nejčastěji zjištěny plasmidově přenášené geny PMQR qnrB (11/13 vzorků) a qnrS (10/13), a to jak v tkáních kuřat, tak v prostředí farmy. Geny qnrA a mcr-1 nebyly v testovaných vzorcích detekovány.
• Geny PMQR a rezistentní markerové geny byly schopny přetrvávat v podestýlce desítky dní (detekce i po 55 dnech).
• Přetrvávání modelových rezistentních kmenů v půdě se pohybovalo v rozmezí přibližně 2 týdnů (u tulathromycinu) až 12 týdnů (u kolistinu) v závislosti na matrici a podmínkách experimentu; geny rezistence byly detekovatelné i v následujících týdnech po aplikaci.

Diskuse implikací:

• Data ukazují, že i po relativně rychlém poklesu koncentrací v některých matricích (např. rychlý pokles tulathromycinu ve výkalech) mohou reziduální množství a rezistentní geny přetrvávat dostatečně dlouho na to, aby představovaly riziko šíření AMR.
• Různá stabilita látek a variabilita metod analýzy (zejména u kolistinu) zdůrazňují potřebu standardizovaných a citlivých analytických postupů pro environmentální sledování.

Přínosy a praktické využití metody

Praktické přínosy pilotního přístupu:

• Integrované sledování reziduí a molekulárních markerů na úrovni farmy, během zrání kejdy/mrvy a po zapravení do půdy poskytuje celistvý obraz o šíření AMR v agrosystémech.
• Identifikace trvalých zdrojů rezistentních genů (podestýlka, kejda, kontaminované plochy) umožňuje cílená opatření v řízení odpadů a sanitaci provozů.
• Informace slouží jako podklad pro regulaci aplikačních postupů kejdy, doporučení ohledně doby zrání, kompostování a bezpečné likvidace odpadů a pro tvorbu monitorovacích plánů a politik v rámci Národního antibiotického programu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Směry dalšího rozvoje a aplikace výsledků:

1. Standardizace analytických metod pro stanovení reziduí zejména problematických látek (např. kolistin), včetně validace extrakčních postupů a citlivých instrumentálních technik.
2. Rozšíření molekulárních přístupů: vysokokapacitní qPCR panely a metagenomika pro komplexní profilování rezistentních genů a mobilních genetických elementů v čase a mezi matricemi.
3. Implementace technik na snižování rizika přenosu: optimalizované kompostování, dlouhodobé zrání mrvy, úpravy aplikací kejdy a případná dekontaminace před zapravením do půdy.
4. Větší důraz na longitudinální monitorování v rámci politiky a hodnocení účinnosti opatření; zavedení limitů a doporučení pro bezpečné využití kejdy a mrvy v zemědělství.
5. Využití modelování šíření reziduí a genů rezistence ke kvantifikaci rizika pro lidské a veterinární zdraví a k optimalizaci mitigací.

Závěr

Pilotní studie ÚKZÚZ poskytuje systematické důkazy, že aplikace antimikrobik v živočišné výrobě může vést k přítomnosti reziduí a rezistentních bakterií v maštalích, v materiálech pro zapravení (kejdě, mrvě) a v půdě. Dynamika poklesu koncentrací je látce specifická: enrofloxacin vykazuje výrazné snížení v průběhu prvního měsíce, tulathromycin je rychle vylučován, avšak reziduální množství mohou přetrvávat týdny; kolistin je analyticky problematický a v některých případech byla prokázána dlouhodobá přítomnost rezistentních kmenů. Výsledky zdůrazňují potřebu standardizovaného monitoringu, vylepšených analytických postupů a mitigací v nakládání s kejdu/mrvou, aby se snížilo riziko šíření AMR do životního prostředí a potravinového řetězce.

Reference

• Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský (ÚKZÚZ), Sekce zemědělských vstupů — pilotní studie Národního antibiotického programu (prezentace Šárka Poláková, 2019–2025).