Lanta yllätti tutkijan: ei antibioottijäämiä

Johanna Muurisen tutkimuksessa osoittautui, että antibiooteille resistentit bakteerit rikastuvat talven yli varastoidussa lannassa. Kuva: Pekka Fali

Tutkija Johanna Muurinen on selvittänyt Helsingin yliopistossa tekemässään väitöstyössä bakteerien antibioottiresistenssin esiintymistä suomalaisilla maatiloilla.

Bakteerien resistenssiominaisuus eli niiden kyky vastustaa antibioottien vaikutuksia on bakteerien perimässä, vastustuskykyyn tarvittavia proteiineja koodaavissa geeneissä, joita bakteerit voivat siirtää horisontaalisesti toisille bakteerilajeille.

Työssä tutkittiin pellon bakteerien antibioottiresistenssigeenien määrää ennen lannan levittämistä, lannan levittämisen jälkeen sekä niiden määrää tuoreessa lannassa ja talven yli varastoidussa lannassa kahdella sikatilalla ja kahdella maitotilalla.

Resistenssigeenejä oli kahta tyyppiä: sellaisia jotka olivat ympäristössä ennestään, mutta ei ollut lannassa, ja toisaalta sellaisia, joita oli lannassa, mutta ei ympäristössä ennestään.

"Tästä pystyi vetämään johtopäätöksen, että ehkä suomalaiset maatalousympäristöt ovat tässä suhteessa puhtaampia kuin ajateltiinkaan", Muurinen summaa.

Suotuisasta löydöksestä huolimatta bakteerien antiresistenssigeenit rikastuivat kaikilla tiloilla lannan talvivarastoinnin aikana.

"Antibioottijäämät eivät meidän työssämme selittäneet antibioottiresistenssin lisääntymistä, niitä ei edes löytynyt. Tämä on tietysti hyvä Suomelle", sanoo Muurinen.

Hän laski eniten antibiootteja käyttäneeltä tilalta antibioottien käytön suhteutettuna eläinten tuottaman lannan määrään. "Tulos oli, että lannassa jäämiä olisi maksimissaan yli satakertaisesti alle määritysrajan."

"Antibiootteja ei näyttäisi päätyvän ruokaan ainakaan peltojen ja niillä kasvavien kasvien kautta", Muurinen sanoo.

Hänen mielestään jäämien määrittämiseen keskitytäänkin liikaa.

"Pitäisi enemmän tutkia, mitä lannan tai kierrätyslannoitteiden käyttö tekevät maaperämikrobeille, jotka kantavat resistenssigeenejä."

Monilla maaperän bakteereilla on luontaista vastustuskykyä antibiooteille, mutta toiset kehittävät antibioottiresistenssiä kun niitä "härnätään" "Geenit voivat siirtyä bakteerilajilta toiselle, jos ne ovat liikkuvissa elementeissä", sanoo Muurinen.

"Bakteerit haluavat hanakammin vaihtaa geenejä, jos ne kokevat olonsa epämukavaksi. Siinä toimivat muutkin aineet kuin antibiootit, eli metallit tai desinfektioaineet tai sitten fyysinen stressi eli väärä lämpötila tai pH."

Tämä on osoitettu kokeellisesti laboratoriossa, mutta Muurisen tietojen mukaan sitä ei ole pystytty näyttämään toteen oikeassa ympäristössä.

Resistenssiä voi myös syntyä mutaatioiden seurauksena.

Bakteerien antibioottiresistenssi ei ole uusi asia, sillä esimerkiksi penisilliiniresistenssiä alkoi löytyä melko pian, kun se oli otettu käyttöön. MRSA:kin oli olemassa jo 14 vuotta ennen kuin metisilliini keksittiin. Ympäristöstä on löydetty yli 30 000 vuotta vanhoja toiminnallisia resistenssigeenejä.

Muurinen tutki lannan ja bakteerien kiertoa: Lannalla lannoitetaan, se vaikuttaa satoon, joka korjataan ja syödään.

Sadon mukana maaperäbakteereita päätyy tuotantoeläinten suolistoon, jossa ovat suolistobakteerit.

"Suolistossa nämä bakteerit kohtaavat."

Lähes kaikki antibiootit ovat maaperässä elävien bakteerien syntetisoimia molekyylejä.

"Bakteereilla täytyy olla vastustuskykyä syntetisoimiaan molekyylejä vastaan, etteivät ne itse kuole. Kun näitä bakteereista päätyy sadon mukana eläimen suolistoon, voivat suolistobakteerit ja maaperäbakteerit vaihtaa geenejä – sen seurauksena, että eläintä lääkitään antibiooteilla, jolloin on valintapainetta resistenssille."

Kansainvälisessä tiedeyhteisössä etsitään parhaillaan linkkejä, joiden kautta ympäristöstä peräisin oleva resistenssi päätyy sairaaloihin.

"Maatilat on yksi mahdollisuus, koska siellä jatkuvasti sekoittuvat nämä kaksi eli maaperäbakteerit ja eläinten suolistobakteerit. Sieltähän on reitti ihmisiin eläimiä hoitavien ihmisten tai myös ruuan kautta."

Mahdollista on myös, että resistenttejä bakteereita syntyy ihmisen suolistossa.

"Nyt kun on ollut kovasti juttuja että pitäisi syödä maata pysyäkseen terveenä, ja lika on hyvästä, heittäisin pienen kysymyksen: Oletteko ajatelleet ihan loppuun asti? Mielestäni ei kannata ehkä ainakaan samaan aikaan syödä maata, kun syö antibiootteja", Muurinen huomauttaa.

Antibiooteille resistentit bakteerit siis rikastuvat talven yli varastoidussa lannassa.

"Tämä oli yllätys, koska olimme aivan varmoja, että varastoidussa lannassa on niitä vähemmän. Sen vuoksi vertailuun ylipäätään otettiin tuorelantanäyte."

Tutkimusta aloitettaessa ei ollut käsitystä, mitä voitaisiin löytää.

"Onneksi ohjaajani, professori Marko Virta luotti minuun näytteiden valinnassa ja onneksi otettiin tuorelanta, koska ei muuten tätä ei olisi huomattu."

"Syy pitäisi selvittää, koska varastoinnin seurauksena resistenttejä bakteereita päätyy ympäristöön enemmän kuin muuten päätyisi."

Muurisella on asialle kaksikin selitystä.

"Voi olla, että bakteerit todella vaihtavat geenejä lantasäiliössä. Tai voi olla niin, että bakteerit, joilla on resistenssigeenejä, pärjäävät paremmin lannassa ulkovarastossa kuin ne joilla ei ole, jolloin resistenttejä on suhteessa enemmän. Kun tietäisi, mikä selittävä tekijä on, sitten tietäisi miten siitä pääsee eroon."

USA:ssa on Muurisen mukaan havaittu samanlainen asia jätevedenpuhdistamolietteessä, eikä asiaa muualla hänen tietääkseen ole edes tutkittu.

"Kiertotaloushankkeet, joissa kierrätetään ravinteita, kannattaisi syynätä."

Muurisen tutkimuksessa nauta- ja sikatiloilta löytyivät suunnilleen samat resistenssigeenit.

"Ehkä vähän enemmän oli sikatiloilla, mutta erot olivat todella pieniä."

Ennen lannanlevitystä pellosta löytyneet resistenssigeenit olivat samantapaisia, joita on kaikkialla maailmassa paikoissa, joihin ihminen ei juuri ole vaikuttanut, kuten luonnonpuistoissa.

"Mielenkiintoista on, että sieltä löytyi resistenssigeenejä niin sanottua viimeisen oljenkorren antibioottia vastaan."

"Sitten kun lantaa levitettiin peltoon, nämä peittyivät lannan resistenssigeenien alle. Sellaisesta ei saatu selvää tulosta, että maassa luonnostaan olevat geenit olisivat rikastuneet."

Varovaisuus on paikallaan, vaikka Muurinen ei todennut, että lannanlevitys olisi saanut maassa olevat superbakteerien geenit erityiseen lisääntymispyrähdykseen.

"USA:ssa on ollut epäilys, että lannassa oleva sinkki saattaa aiheuttaa näitä geenejä kantavien bakteerien kasvupyrähdykseen."

Bakteerien antibioottiresistenssin kehittymisessä on Muurisen mukaan vielä paljon sellaista, mitä ei osata kuvitellakaan.

"Se ei ole välttämättä itse resistenssin kohteena oleva kemikaali tai mikään muukaan kemikaali, mikä valikoi bakteereita maasta tai saa ne rikastumaan. Se voi perustua myös bakteerien väliseen tiedonvaihtoon tai ne voivat olla 'tavallaan koulutettuja' siihen, että geenejä kannattaa vaihtaa."

Muurista kiinnostaa, voisiko olla joku tekijä, mikä estää resistenssin muodostumisen.

"Jostain syystä vaikuttaa siltä, että tiettyjen antibioottien käyttö levittää resistenssiä vähemmän kuin joidenkin toisten. Toisaalta näyttää myös olevan niin, että joku antibiootti lisää resistenssiä toista antibioottia kohtaan. Kysymys on, olisiko mahdollista käyttää jotain antibioottia ilman, että resistenssi leviää."

Antibioottien korvaajia ei ole kovinkaan helposti löydettävissä.

"Antibioottiresistenssi vaatii kansainvälisiä toimia, koska bakteerit eivät tottele maiden rajoja. Jos vaikuttaa siltä, että maatilat ovat yksi linkki sairaaloiden ja maaperän välillä, pitäisi kutsua koolle kansainvälinen raati pohtimaan, minkälainen toiminta ruuan tuotannossa on turvallista", sanoo Muurinen.

Agronomi Johanna Muurinen väittelee 13.10. Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Antibiotic resistance in agroecosystems". Väitöstutkimusta ovat tukeneet Maj ja Tor Nesslingin säätiö ja Suomen Akatemia.