Теоретическая и прикладная экология1995-43012618-840610.25750/1995-4301-2026-2-183-191OtherПрофили антибиотикорезистентности стрептомицетов из разных почв Вятского ПрикамьяAntibiotic resistance profiles of streptomyces from different soils of the Vyatka PrikamyeШирокихИ. Г.ShirokikhI. G.irgenal@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3319-2729БоковН. А.BokovN. A.https://orcid.org/0000-0002-1000-1192ШирокихА. А.ShirokikhA. A.https://orcid.org/0000-0002-7808-0376АшихминаТ. Я.AshikhminaT. Y.https://orcid.org/0000-0003-4919-0047Federal Agricultural Research Center of North-East named N. V. RudnitskyKirotRussiaInstitute of Biology of Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesSyktyvkarRussiaФедеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. РудницкогоКировРоссияИнститут биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наукСыктывкарРоссияVyatka State UniversityKirovRussiaВятский государственный университетКировРоссия250620262183191http://www.envjournal.ru/ari/v2026/v2/26218.pdf

Распространение антибиотикорезистентности среди бактерий, вызывающих инфекции, создаёт риск потери эффективности антибиотиков как лекарственных средств. Решению этой глобальной проблемы здравоохранения и ветеринарии могут способствовать новые знания о резистомах бактерий в почве, как природном резервуаре генов устойчивости к антибиотикам, где благодаря горизонтальному переносу генов может происходить передача признака в клинически значимые патогенные виды. В сравнительном аспекте охарактеризованы профили фенотипической устойчивости типичных почвенных бактерий - актиномицетов - к определённому набору антибиотиков из разных классов и различных механизмов действия. В общей сложности определены профили устойчивости 152 природных изолятов, полученных из почв разных районов Кировской области. Источником для их изоляции служили пробы почв, отобранных на особо охраняемых природных территориях (природные экосистемы) и на участках, типизирую-щих различные виды хозяйственной деятельности (трансформированные экосистемы). Из каждой почвенной пробы анализировали равные по объёму выборки изолятов с признаками, характерными для рода Streptomyces. С помощью методов многомерной статистики показано, что уровень резистентности стрептомицетов к каждому из семи антибио-тиков (налидиксовая кислота, тетрациклин, полимиксин, триметоприм, линкомицин, амоксициллин и стрептомицин) значимо (p < 0,05) определяют как географический район выделения штамма, так и тип экосистемы (природная или трансформированная). В качестве общей закономерности на обследованной территории отмечена высокая эффектив-ность стрептомицина и тетрациклина, и низкая чувствительность стрептомицетов к налидиксовой кислоте. Природные лесные, как и антропогенно трансформированные экосистемы, обогащены штаммами стрептомицетов со множествен-ной устойчивостью к антибиотикам. Практическое значение полученных результатов для экологии и мониторинга заключается в статистически доказанной возможности использования устойчивости почвенных стрептомицетов в качестве индикатора антропогенной нагрузки на почву.

The spread of antibiotic resistance among infection-causing bacteria poses the risk of losing the effectiveness of antibiotics as medicines. New knowledge about bacterial resistance in soil, as a natural reservoir of antibiotic resistance genes, can contribute to solving this global health and veterinary problem, where the trait can be transferred to clinically significant pathogenic species due to horizontal gene transfer. The profiles of the phenotypic resistance of typical soil bacteria, actinomycetes, to a specific set of antibiotics from different classes and different mechanisms of action are characterized in a comparative aspect. In total, the stability profiles of 152 natural isolates obtained from soils of different districts of the Kirov region were determined. The source for their isolation was soil samples taken from specially protected natural areas (natural ecosystems) and sites typifying various types of economic activity (transformed ecosystems). Equal samples of isolates with features characteristic of the genus Streptomyces were analyzed from each soil sample. Using multidimensional statistical methods, it was shown that the level of Streptomyces resistance to each of the seven antibiotics (nalidixic acid, tetracycline, polymyxin, trimethoprim, lincomycin, amoxicillin, and streptomycin) significantly (p < 0.05) determines both the geographical area of strain isolation and the type of ecosystem (natural or transformed). A general pattern in the surveyed area was the high efficacy of streptomycin and tetracycline, and the low Streptomyces low sensitivity to nalidixic acid. Natural forest ecosystems, as well as economically transformed ecosystems, are enriched with Streptomyces strains with multiple antibiotic resistance. The practical significance of the results obtained for ecology and monitoring lies in the statistically proven possibility of using the stability of soil Streptomyces as an indicator of anthropogenic load on the soil.

антибиотикиустойчивостьпочвенный резистомStreptomycesприродная экосистемахозяйственное использованиестатистический анализantibioticsresistancesoil resistanceStreptomycesnatural ecosystemeconomic usestatistical analysisРабота выполнена в рамках государственных заданий Федерального аграрного научного центра Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого (№ FNWE-2025-0005) и Института биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (№ 125021402208-5).1. Кунанбаева К.К., Байтурсинов Г.А., Лескен Д.С., Оразымбет Н.Ж., Баймуратова З.Р. Антибиотикорезистентность: глобальная угроза для здравоохранения // Биология и интегративная медицина. 2025. № 2 (74). С. 352–356.2. Han F.X., Kingery W., Selim H. Accumulation, redistribution, transport and bioavailability of heavy metals in waste-amended soils // Trace Elements in Soil: Bioavailability, Fluxes and Transfer / Eds. I. Iskander, M. Kirkham. Boca Raton, FL: CRC, 2001. P. 141–168.3. Baker-Austin C., Wright M.S., Stepanauskas R., McArthur J.V. Co-selection of antibiotic and metal resistance // Trends Microbiol. 2006. V. 14. No. 4. P. 176–182. doi: 10.1016/j.tim.2006.02.0064. Burridge L., Weis J., Cabello F., Pizarro J., Bostick K. Chemical use in salmon aquaculture: a review of current practices and possible environmental effects // Aqua-culture. 2010. V. 306. No. 1–4. P. 7–23. doi: 10.1016/j.aquaculture.2010.05.0205. Sieler C., Berendonk T.U. Heavy metal driven co-selection of antibiotic resistance in soil and water bodies impacted by agriculture and aquaculture // Front. Microbiol. 2012. V. 3. Article No. 399. doi:10.3389/fmicb.2012.003996. Chapman J.S. Disinfectant resistance mechanisms, cross-resistance, and co-resistance // International Biodeterioration & Biodegradation. 2003. V. 51. No. 4.P. 271–276. doi: 10.1016/S0964-8305(03)00044-17. Osman O., Tanguichi H., Ikeda K., Park P., Tanabe-Hosoi S., Nagata S. Copper-resistant halophilic bacterium isolated from the polluted Maruit Lake, Egypt // J. Appl. Microbiol. 2010. V. 108. No. 4. P. 1459–1470. doi: 10.1111/j.1365-2672.2009.04574.x8. Knapp C.W., McCluskey S.M., Singh B.K., Campbell C.D., Hudson G., Graham D.W. Antibiotic resistance gene abundances correlate with metal and geochemical conditions in archived Scottish soils // PloS One. 2011. V. 6 (11). P. e27300. doi: 10.1371/journal.pone.00273009. Shirokikh I.G., Gembitskaya E.A., Ashikhmina T.Y. Spread of antibiotic-resistant actinobacteria in soils exposed to various types of anthropogenic impact // Biol. Bull. Russ. Acad. Sci. 2024. V. 51. P. 3146–3153. doi: 10.1134/S106235902470093610. Wright G.D. Antibiotic resistance in the environment: a link to the clinic? // Curr. Opin. Microbiol. 2010. V. 13. No. 5. P. 589–594. doi: 10.1016/j.mib.2010.08.00511. D’Costa V.M., King C.E., Kalan L., Morar M., Sung W.W.L., Schwarz C., Froese D., Zazula G., Calmels F., Debruyne R., Golding G.B., Poinar H.N., Wright G.D. Antibiotic resistance is ancient // Nature. 2011. V. 477. P. 457–461. doi: 10.1038/nature1038812. Salyers A.A., Amábile-Cuevas C.F. Why are antibiotic resistance genes so resistant to elimination? // Antimicrob. Agents Chemother. 1997. V. 41. No. 11.P. 2321–2325. doi: 10.1128/AAC.41.11.232113. Aminov R.I. A brief history of the antibiotic era: lessons learned and challenges for the future // Front. Microbiol. 2010. V. 1. Article No. 134. doi: 10.3389/fmicb.2010.0013414. D’Costa V.M., McGrann K.M., Hughes D.W.,Wright G.D. Sampling the antibiotic resistome // Science. 2006. V. 311. No. 5759. P. 374–377. doi: 10.1126/science.112080015. Allen H.K., Donato J., Wang H.H., Cloud-Hansen K.A., Davies J., Handelsman J. Call of the wild: antibiotic resistance genes in natural environments // Nat. Rev. Microbiol. 2010. V. 8. No. 4. P. 251–259. doi: 10.1038/nrmicro231216. Добровольская Т.Г., Головченко А.В., Лысак Л.В., Зенова Г.М. Физикохимия и биология торфа. Методы оценки численности и разнообразия бактериальных и актиномицетных комплексов торфяных почв. Томск: Издательство ТГПУ, 2010. 99 с.17. Bergeys Manual of Determinative Bacteriology / Eds. J.G. Holt, N.R. Krieg, P.H.A. Sneath, J.T. Staley, S.T. Williams. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 1994. 800 p.18. Шитиков В.К., Зинченко Т.Д. Многомерный статистический анализ экологических сообществ (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2019. № 1. С. 5–11. doi: 10.25750/1995-4301-2019-1-005-01119. Harrington P.B., Vieira N.E., Espinoza J., Nien J.K., Romero R., Yergey A.L. Analysis of variance-principal component analysis: A soft tool for proteomic discovery // Analytica Chimica Acta. 2005. V. 544. No. 1–2. P. 118–127. doi: 10.1016/j.aca.2005.02.04220. Jansen J.J., Hoefsloot H.C.J., van der Greef J., Timmerman M.E., Westerhuis J.A., Smilde A.K. ASCA: Analysis of multivariate data obtained from an experimental design // J. Chemometrics. 2005. V. 19. Р. 469–481. doi: 10.1002/cem.95221. Xu Y., Fowler S.J., Bayat A., Goodacre R. Chemometrics models for overcoming high between subject variability: applications in clinical metabolic profiling studies // Metabolomics. 2014. V. 10. P. 375–385. doi: 10.1007/s11306-013-0616-822. Гордеева Е.И., Филиппов П.Н., Турсунова Н.В., Салмин А.В. Варианты генов Mycobacterium tuberculosis, ассоциированные с лекарственной устойчивостью к фторхинолонам (обзор литературы) // Научные результаты биомедицинских исследований. 2024. Т. 10. № 3. С. 324–338. doi: 10.18413/2658-6533-2024-10-3-0-11. Kunanbayeva K.K., Baitursinov G.A., Lesken D.S., Orazymbet N.Zh., Baymuratova Z.R. Antibiotic resistance: a global public healtn treat // Biologiya i integrativnaya meditsina. 2025. No. 2 (74). P. 352–356 (in Russian).2. Han F.X., Kingery W., Selim H. Accumulation, redistribution, transport and bioavailability of heavy metals in waste-amended soils // Trace Elements in Soil: Bioavail-ability, Fluxes and Transfer / Eds. I. Iskander, M. Kirkham. Boca Raton, FL: CRC, 2001. P. 141–168.3. Baker-Austin C., Wright M.S., Stepanauskas R., McArthur J.V. Co-selection of antibiotic and metal resistance // Trends Microbiol. 2006. V. 14. No. 4. P. 176–182. doi: 10.1016/j.tim.2006.02.0064. Burridge L., Weis J., Cabello F., Pizarro J., Bostick K. Chemical use in salmon aquaculture: a review of current practices and possible environmental effects // Aqua-culture. 2010. V. 306. No. 1–4. P. 7–23. doi: 10.1016/j.aquaculture.2010.05.0205. Sieler C., Berendonk T.U. Heavy metal driven co-selection of antibiotic resistance in soil and water bodies impacted by agriculture and aquaculture // Front. Microbiol. 2012. V. 3. Article No. 399. doi:10.3389/fmicb.2012.003996. Chapman J.S. Disinfectant resistance mechanisms, cross-resistance, and co-resistance // International Biodeterioration & Biodegradation. 2003. V. 51. No. 4. P. 271–276. doi: 10.1016/S0964-8305(03)00044-17. Osman O., Tanguichi H., Ikeda K., Park P., Tanabe-Hosoi S., Nagata S. Copper-resistant halophilic bacterium isolated from the polluted Maruit Lake, Egypt // J. Appl. Microbiol. 2010. V. 108. No. 4. P. 1459–1470. doi: 10.1111/j.1365-2672.2009.04574.x8. Knapp C.W., McCluskey S.M., Singh B.K., Campbell C.D., Hudson G., Graham D.W. Antibiotic resistance gene abundances correlate with metal and geochemical conditions in archived Scottish soils // PloS One. 2011. V. 6 (11). P. e27300. doi: 10.1371/journal.pone.00273009. Shirokikh I.G., Gembitskaya E.A., Ashikhmina T.Y. Spread of antibiotic-resistant actinobacteria in soils exposed to various types of anthropogenic impact // Biol. Bull. Russ. Acad. Sci. 2024. V. 51. P. 3146–3153. doi: 10.1134/S106235902470093610. Wright G.D. Antibiotic resistance in the environment: a link to the clinic? // Curr. Opin. Microbiol. 2010. V. 13. No. 5. P. 589–594. doi: 10.1016/j.mib.2010.08.00511. D’Costa V.M., King C.E., Kalan L., Morar M., Sung W.W.L., Schwarz C., Froese D., Zazula G., Calmels F., Debruyne R., Golding G.B., Poinar H.N., Wright G.D. Antibiotic resistance is ancient // Nature. 2011. V. 477. P. 457–461. doi: 10.1038/nature1038812. Salyers A.A., Amábile-Cuevas C.F. Why are antibiotic resistance genes so resistant to elimination? // Antimicrob. Agents Chemother. 1997. V. 41. No. 11. P. 2321–2325. doi: 10.1128/AAC.41.11.232113. Aminov R.I. A brief history of the antibiotic era: lessons learned and challenges for the future // Front. Microbiol. 2010. V. 1. Article No. 134. doi: 10.3389/fmicb.2010.0013414. D’Costa V.M., McGrann K.M., Hughes D.W., Wright G.D. Sampling the antibiotic resistome // Science. 2006. V. 311. No. 5759. P. 374–377. doi: 10.1126/science.112080015. Allen H.K., Donato J., Wang H.H., Cloud-Hansen K.A., Davies J., Handelsman J. Call of the wild: antibiotic resistance genes in natural environments // Nat. Rev. Microbiol. 2010. V. 8. No. 4. P. 251–259. doi: 10.1038/nrmicro231216. Dobrovol’skaya T.G., Golovchenko A.V., Lysak L.V., Zenova G.M. Physicochemistry and Biology of Peat. Methods for Estimating the Abundance and Diversityof Bacterial and Actinomycete Complexes of Peat Soils. Tomsk: Izd-vo Tosmk. Gos. Pedagog. Univ., 2010. 99 р. (in Russian).17. Bergeys Manual of Determinative Bacteriology / Eds. J.G. Holt, N.R. Krieg, P.H.A. Sneath, J.T. Staley, S.T. Williams. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 1994. 800 p.18. Shitikov V.K., Zinchenko T.D. Multidimensional statistical analysis of ecological communities (review) // Theoretical and Applied Ecology. 2019. No. 1. P. 5–11 (in Russian). doi: 10.25750/1995-4301-2019-1-005-01119. Harrington P.B., Vieira N.E., Espinoza J., Nien J.K., Romero R., Yergey A.L. Analysis of variance-principal component analysis: A soft tool for proteomic discovery // Analytica Chimica Acta. 2005. V. 544. No. 1–2. P. 118–127. doi: 10.1016/j.aca.2005.02.04220. Jansen J.J., Hoefsloot H.C.J., van der Greef J., Timmerman M.E., Westerhuis J.A., Smilde A.K. ASCA: Analysis of multivariate data obtained from an experimental design // J. Chemometrics. 2005. V. 19. Р. 469–481. doi: 10.1002/cem.95221. Xu Y., Fowler S.J., Bayat A., Goodacre R. Chemometrics models for overcoming high between subject variability: applications in clinical metabolic profiling studies // Metabolomics. 2014. V. 10. P. 375–385. doi: 10.1007/s11306-013-0616-822. Gordeeva E.I., Filippov P.N., Tursunova N.V., Salmin A.V. Mycobacterium tuberculosis gene variants associated with drugresistance to fluoroquinolones (literature review) // Research Results in Biomedicine. 2024. V. 10. No. 3. P. 324–338 (in Russian). doi: 10.18413/2658-6533- 2024-10-3-0-1