Molecular Characterization and Epidemiology of Extended-spectrum beta-lactamase (ESBL)-producing Escherichia coliat the Human–Animal Interface in Cattle Farms: Insights into Resistance Profiles and Genetic Exchange

सूक्ष्मजीवों की अदृश्य दुनिया में, एक शांत युद्ध लड़ा जा रहा है जो पृथ्वी पर प्रत्येक मनुष्य और पशु को प्रभावित करता है। बैक्टीरिया लगातार विकसित हो रहे हैं, उन्हें मारने के लिए बनाई गई दवाओं से बचना सीख रहे हैं। जब एक बैक्टीरिया किसी दवा के प्रति प्रतिरोधी बन जाता है, तो वह दवा काम करना बंद कर देती है, जिससे एक साधारण संक्रमण संभावित रूप से घातक बन जाता है। इस संघर्ष में सबसे खतरनाक प्रकार के बैक्टीरिया में से एक एस्चेरिचिया कोली (Escherichia coli) है, जो मनुष्यों और जानवरों की आंतों में पाया जाने वाला एक सामान्य जीव है। हालांकि यह आमतौर पर हानिकारक नहीं होता, लेकिन कुछ उपभेदों (strains) ने एक शक्तिशाली ढाल विकसित कर ली है जिसे एक एंजाइम कहा जाता है जो कई तरह के एंटीबायोटिक्स को नष्ट कर देता है, जिससे वे बेकार हो जाते हैं। इस ढाल को एक्सटेंडेड-स्पेक्ट्रम बीटा-लैक्टामेज (ESBL) के रूप में जाना जाता है। चूंकि ये बैक्टीरिया हमारे शरीर, हमारे पशुधन और हमारे साझा पानी में रहते हैं, इसलिए वे आसानी से प्रजातियों के बीच कूद सकते हैं। यह समझना कि ये प्रतिरोधी बैक्टीरिया उन स्थानों पर कैसे चलते और बदलते हैं जहाँ मनुष्य और जानवर एक साथ रहते हैं, सार्वजनिक स्वास्थ्य की रक्षा के लिए महत्वपूर्ण है।

भारत में शोधकर्ताओं की एक टीम ने डेयरी फार्मों के भीतर इस आवाजाही का मानचित्रण करने का लक्ष्य रखा, जहाँ गायें, फार्म कार्यकर्ता और आसपास का वातावरण प्रतिदिन एक-दूसरे के संपर्क में आते हैं। उन्होंने बीस-पांच अलग-अलग फार्मों से नमूने एकत्र किए, जिसमें मवेशियों का गोबर, फार्म श्रमिकों के मल के नमूने और फार्मों के पास के तालाबों और धाराओं से पानी शामिल था। कुल मिलाकर, उन्होंने पचहत्तर नमूनों की जांच की ताकि यह देखा जा सके कि कितने नमूनों में ई. कोली मौजूद है और, अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि उनमें से कितने बैक्टीरिया एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोधी थे। परिणामों ने उच्च स्तर के संदूषण का खुलासा किया: सभी नमूनों में से अस्सी प्रतिशत नमों में ई. कोली पाया गया। बैक्टीरिया मानव नमूनों में सबसे अधिक सामान्य थे, जहाँ वे निन्यानवे प्रतिशत मामलों में दिखाई दिए, इसके बाद जानवरों में चौरासी प्रतिशत और पानी में साठ प्रतिशत दर्ज किया गया। यह पैटर्न बताता है कि हालांकि ये बैक्टीरिया हर जगह हैं, लेकिन इन फार्मों पर काम करने वाले लोगों में इनका भार सबसे अधिक है।

शोधकर्ताओं ने इन बैक्टीरिया का सोलह अलग-अलग एंटीबायोटिक दवाओं के विरुद्ध परीक्षण किया ताकि यह देखा जा सके कि कौन सी दवाएं अभी भी काम करती हैं। बैक्टीरिया ने कई सामान्य दवाओं, विशेष रूप से संक्रमणों के इलाज के लिए उपयोग की जाने वाली दवाओं के प्रति प्रतिरोध दिखाने की प्रबल क्षमता प्रदर्शित की। पशु नमूने सबसे अधिक जिद्दी थे, जिनमें सेफुरोक्सिम (cefuroxime), एम्पिसिलिन (ampicillin) और टेट्रासाइक्लिन (tetracycline) जैसी दवाओं के प्रति प्रतिरोध की उच्चतम दर देखी गई। दिलचस्प बात यह है कि पानी में पाए गए बैक्टीरिया भी कई एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी थे, जो यह दर्शाता है कि कृषि परिवेश एक ऐसा भंडार (reservoir) है जहाँ ये कठिन सूक्ष्मजीव जीवित रह सकते हैं और फैल सकते हैं। जबकि बैक्टीरिया कई मानक उपचारों के प्रति प्रतिरोधी थे, वे सबसे शक्तिशाली "अंतिम विकल्प" (last-resort) एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति काफी हद तक संवेदनशील बने रहे, जो गंभीर संक्रमणों के इलाज के लिए आशा की एक छोटी लेकिन महत्वपूर्ण खिड़की प्रदान करते हैं।

गहराई से जांच करते हुए, वैज्ञानिकों ने उन विशिष्ट आनुवंशिक निर्देशों की तलाश की जो इन बैक्टीरिया को दवाओं के प्रति प्रतिरोखी बनाते हैं। उन्होंने पाया कि एंटीबायोटिक दवाओं को तोड़ने के लिए जिम्मेदार जीन व्यापक रूप से फैले हुए थे। एक जीन, जो बैक्टीरिया को एंटीबायोटिक दवाओं के एक विस्तृत वर्ग के प्रति प्रतिरोधी बनाने में मदद करता है, पानी के अस्सी प्रतिशत नमूनों में पाया गया, जिससे पता चलता है कि पर्यावरण वह प्रमुख स्थान है जहाँ ये प्रतिरोध गुण केंद्रित होते हैं। एक अन्य जीन, जो दवाओं के एक अलग समूह के प्रति बैक्टीरिया को प्रतिरोधी बनाता है, केवल मानव नमों में पाया गया, जबकि एक तीसरा जीन, जो सबसे शक्तिशाली एंटीबायोटिक दवाओं को भी हराने में सक्षम है, तीनों समूहों में मौजूद था लेकिन जानवरों में सबसे अधिक सामान्य था। इन जीनों का यह मिश्रण दिखाता है कि बैक्टीरिया न केवल जीवित रह रहे हैं, बल्कि वे गायों, मनुष्यों और पानी के बीच आपस में आनुवंशिक सामग्री का आदान-प्रदान भी कर रहे हैं।

बैक्टीरिया आपस में कैसे संबंधित हैं, यह समझने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक ऐसी विधि का उपयोग किया जो उनके डीएनए में अद्वितीय पैटर्न की तुलना करके एक आनुवंशिक फिंगरप्रिंट की तरह कार्य करती है। उन्होंने पाया कि बैक्टीरिया सभी एक जैसे नहीं थे; इसके बजाय, वे कई अलग-अलग पारिवारिक समूहों (family groups) से संबंधित थे। मनुष्यों और जानवरों में पाए गए बैक्टीरिया मुख्य रूप से एक ही परिवार के समूहों से थे, जो इस विचार का समर्थन करता है कि वे सीधे एक-दूसरे के बीच इन सूक्ष्मजीवों को स्थानांतरित कर रहे हैं। इसके विपरीत, पानी में मौजूद बैक्टीरिया अलग-अलग पारिवारिक समूहों से थे, जो यह सुझाव देता है कि पर्यावरण विभिन्न स्रोतों से सूक्ष्मजीवों का एक विविध मिश्रण एकत्र करता है। एक विशिष्ट मानव नमूना एक "सुपर-बग" के रूप में उभरा, जिसमें सत्रह अलग-अलग एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोध था और जिसमें खतरनाक जीनों का एक जटिल संग्रह था, जिसमें वे जीन भी शामिल थे जो उपलब्ध सबसे मजबूत दवाओं को भी हरा सकते हैं।

अध्ययन में "जेनेटिक शटल" के प्रमाण भी मिले जिन्हें इंटीग्रोन (integrons) कहा जाता है, जो वे संरचनाएं हैं जिनका उपयोग बैक्टीरिया एक साथ कई प्रतिरोध जीन एकत्र करने और ले जाने के लिए करते हैं। ये शटल मनुष्यों और जानवरों के बैक्टीरिया में पाए गए, जो उन वाहनों के रूप में कार्य करते हैं जो सूक्ष्मजीवों को अधिक रक्षा कवच जमा करने में मदद करते हैं। हालाँकि, पानी के नमूनों में ये शटल पूरी तरह से अनुपस्थित थे, जिसका अर्थ है कि पर्यावरण में मौजूद बैक्टीरिया अपने प्रतिरोध जीन को अलग, शायद सरल, तंत्रों के माध्यम से फैला रहे होंगे। लोगों और गायों दोनों में इन गतिशील आनुवंशिक तत्वों की उपस्थिति इस बात की पुष्टि करती है कि फार्म एक व्यस्त केंद्र है जहाँ प्रतिरोध जीन साझा और प्रवर्धित किए जा रहे हैं।

अंततः, यह शोध एक जुड़े हुए पारिस्थितिकी तंत्र की स्पष्ट तस्वीर पेश करता है जहाँ गाय, कार्यकर्ता और पानी का स्वास्थ्य अटूट रूप से एक-दूसरे से जुड़ा हुआ है। जानवरों और पानी में प्रतिरोधी बैक्टीरिया की उच्च दर, और मनुष्यों में उनकी उपस्थिति, यह दर्शाती है कि प्रतिरोध केवल एक समूह तक सीमित नहीं है बल्कि पूरे फार्म में स्वतंत्र रूप से घूमता रहता है। हालांकि सबसे शक्तिशाली एंटीबायोटिक्स अभी भी काम कर रहे हैं, लेकिन उन जीनों की व्यापक उपस्थिति जो उन्हें हरा सकती है, और इन बैक्टीरिया की इन जीनों को इतनी आसानी से बदलने की क्षमता, एक चेतावनी के रूप में कार्य करती है। फार्म का वातावरण केवल वह स्थान नहीं है जहाँ जानवरों को पाला जाता है; यह एक जटिल नेटवर्क है जहाँ मनुष्यों, जानवरों और उनके साझा पानी के बीच दैनिक बातचीत द्वारा एंटीबायोटिक प्रभावशीलता के भविष्य को आकार दिया जा रहा है।