Цепочки поставок свинины могут способствовать глобальному распространению устойчивой к антибиотикам сальмонеллы

Глобальный геномный анализ и полевые исследования в Китае показывают, что наиболее опасные очаги распространения устойчивой к лекарствам сальмонеллы могут возникать уже после того, как свиньи покидают фермы. Как отмечает myjewels.ru, хотя тема напрямую не связана с ювелирной отраслью, исследование важно для понимания современных рисков пищевой безопасности и глобальных цепочек поставок.

Исследование: «Нижние звенья цепочек поставок свинины в развивающихся странах влияют на эволюцию устойчивости и распространение Salmonella 4,[5],12:i:- ST34». Фото: TSViPhoto / Shutterstock.

В недавнем исследовании, опубликованном онлайн в виде неотредактированной статьи, принятой к печати в журнале npj Science of Food, учёные изучили связь между цепочками поставок свинины и эволюцией устойчивости бактерии Salmonella enterica к противомикробным препаратам.

Исследователи объединили глобальные геномные данные, полученные от людей и свиней, — всего 129 136 образцов — с результатами перспективного полевого отбора проб вдоль интегрированной цепочки поставок свинины в китайской провинции Гуандун. В рамках полевого исследования было собрано 1114 образцов.

Цель состояла в том, чтобы выяснить, связаны ли определённые этапы цепочки поставок с заражением сальмонеллой и накоплением генов устойчивости к лекарственным препаратам.

Исследование выявило вариант S. enterica серовара 4,[5],12:i:- последовательностного типа ST34 как заметную линию, связанную как с людьми, так и со свиньями и обладающую высокой нагрузкой генов устойчивости. При этом она не являлась самым распространённым сероваром сальмонеллы в целом.

Кроме того, результаты показали, что последующие этапы цепочки поставок — бойни и розничные рынки, особенно в системах развивающихся стран, подобных изученной цепочке в Гуандуне, — могут быть ключевыми точками, где повышается частота обнаружения сальмонеллы и накапливаются устойчивые линии бактерий.

Полученные данные подчёркивают необходимость расширять меры в рамках концепции «Единое здоровье» — One Health — за пределы управления рисками непосредственно на фермах.

Авторы указывают на важность усиленного мониторинга патогенов и внедрения мер, учитывающих особенности каждого этапа цепочки поставок свинины.

Предпосылки исследования

Salmonella enterica является одним из наиболее распространённых пищевых патогенов, поражающих людей во всём мире.

Согласно оценкам органов здравоохранения, бактерия ежегодно вызывает около 108,1 млн случаев заболеваний и 291 000 смертей.

Цепочки поставок свинины могут служить важным связующим звеном между свиньями — естественными резервуарами бактерии — и конечными потребителями.

За последнее десятилетие исследования эпидемиологии S. enterica позволили выделить монофазный вариант S. 4,[5],12:i:- последовательностного типа 34 — ST34 — как одну из главных глобальных угроз, связанных с множественной устойчивостью к лекарственным препаратам.

Однако факторы, определяющие распространённость этой линии, пути её передачи и накопление устойчивости в цепочках поставок свинины, до сих пор изучены не полностью.

Учитывая тесную связь между производством свинины и вспышками заболеваний среди людей, исследователи предположили, что переработка и распределение мяса, особенно в развивающихся странах, могут играть решающую роль в сохранении и распространении мультирезистентной S. 4,[5],12:i:- ST34.

До сих пор комплексные геномные данные, охватывающие всю цепочку поставок в развивающихся странах, оставались ограниченными.

Из-за этого учёные не могли точно определить, связаны ли поздние этапы цепочки поставок с накоплением генов устойчивости и глобальным распространением линии ST34.

Как проводилось исследование

Цель исследования заключалась в объединении глобальных данных о распространении геномов сальмонеллы с локальными сведениями о динамике загрязнения на разных этапах цепочки поставок.

Первоначально исследователи собрали 591 687 общедоступных геномов.

После отбора в анализ включили:

• 114 042 последовательности сальмонеллы, выделенные у людей;
• 15 094 последовательности, выделенные у свиней;

данные из 83 стран.

Кроме того, в провинции Гуандун были собраны 1114 образцов от свиней, свинины и окружающей среды на фермах, бойнях и розничных рынках.

Из них удалось выделить 368 изолятов бактерий.

Основным методом исследования стало полногеномное секвенирование — Whole-Genome Sequencing, или WGS, — позволяющее прочитать практически весь генетический материал микроорганизма.

Для сравнения генетического родства изолятов применялось мультилокусное типирование по генам основного генома — core-genome multilocus sequence typing, или cgMLST.

Дополнительно использовались:

• филодинамическое датирование, позволяющее оценить время возникновения и распространения генетических линий;
• байесовский стохастический отбор переменных — BSSVS;
• обобщённые линейные модели — GLM;
• алгоритмы машинного обучения на основе пангенома.

Модели GLM применялись для оценки геномных и страновых факторов, связанных с предполагаемым перемещением линии ST34.

Для выявления генетических особенностей, связанных с определённым хозяином, использовался алгоритм случайного леса — Random Forest.

Результаты модели интерпретировались с помощью метода SHAP — SHapley Additive exPlanations, основанного на теории игр и показывающего вклад отдельных признаков в итоговый прогноз.

Результаты исследования

Анализ геномных данных от людей и свиней показал, что S. 4,[5],12:i:- входит в число наиболее распространённых сероваров сальмонеллы.

Она заняла третье место по распространённости в обоих глобальных наборах данных.

При этом именно этот серовар отличался наиболее высокой совокупной нагрузкой генов устойчивости среди ведущих вариантов.

В среднем на один геном приходилось:

• 7 генов устойчивости к противомикробным препаратам — ARG;
• от 23,2 до 24,2 гена устойчивости к металлам — MRG.

Особенно важными оказались различия между развитыми и развивающимися странами.

Во всех изученных сероварах образцы из развивающихся стран содержали значительно больше генов лекарственной устойчивости.

Для изолятов, полученных от людей, средние показатели составили:

• 6 генов устойчивости в развивающихся странах;
• 2,1 гена в развитых странах.

Для изолятов от свиней:

• 
  
• 7,8 гена устойчивости в развивающихся странах;
• 2,6 гена в развитых странах.

Различия были статистически значимыми — P < 0,001.

Уровень заражения резко возрастал после ферм

Полевые исследования в провинции Гуандун подтвердили общую закономерность и выявили выраженное увеличение загрязнения на поздних этапах цепочки поставок.

Частота выделения сальмонеллы составила:

• 
  
• 4,52% на фермах;
• 48,22% на бойнях;
• 63,16% на розничных рынках.

Таким образом, доля заражённых образцов резко увеличивалась после того, как животные покидали фермы.

Множественная лекарственная устойчивость — MDR — чаще всего встречалась среди изолятов, полученных на бойнях. Её выявили у 84,73% образцов.

Расширенная лекарственная устойчивость — XDR — была наиболее распространена среди изолятов с розничных рынков и достигала 30,55%.

Геномный анализ показал, что S. 4,[5],12:i:- ST34 была доминирующим сероваром и генетической линией в коллекции из Гуандуна.

Эта линия была связана с плазмидами IncHI2 и структурированными наборами генов устойчивости к антибиотикам и металлам.

Плазмиды представляют собой небольшие участки ДНК, способные передаваться между бактериями. Они часто переносят гены, обеспечивающие устойчивость к лекарственным препаратам.

Как распространялась линия ST34

Филодинамическая реконструкция позволила оценить время существования последнего общего предка линии ST34 примерно 1990 годом.

95-процентный интервал наиболее вероятных значений находился между 1986 и 1996 годами.

Анализ предполагает, что первоначальное межконтинентальное распространение происходило по маршрутам, связанным с Европой.

Позднее последовала вторичная волна распространения из Восточной Азии в Юго-Восточную Азию и Океанию.

Модель машинного обучения Random Forest смогла с высокой точностью отличать геномы ST34, выделенные от свиней, от геномов, полученных от людей.

Площадь под ROC-кривой на тестовой выборке составила 0,9402, что указывает на высокую точность классификации.

Модель также выделила такие гены, как qorB, в качестве информативных признаков, связанных со свиным происхождением бактерии.

Однако исследователи подчёркивают, что эти гены не следует рассматривать как однозначные маркеры конкретного хозяина.

Результаты необходимо интерпретировать с осторожностью из-за различий в типах образцов и интенсивности отбора проб на разных этапах цепочки поставок.

Общедоступные геномные базы также подвержены географическим, временным и выборочным искажениям.

Поэтому полученные данные не следует считать точной оценкой распространённости бактерии во всей популяции.

Выводы

Исследование показывает, что бойни и розничные рынки в развивающихся странах могут быть критически важными, но часто недооценёнными звеньями цепочки поставок.

Именно на этих этапах могут одновременно сходиться:

загрязнение сальмонеллой;

мобильные генетические элементы устойчивости;

риск непосредственного заражения людей.

При этом авторы подчёркивают, что результаты, полученные на одной цепочке поставок в провинции Гуандун, следует считать показательным примером, а не универсальной моделью для всех развивающихся стран.

Авторы пришли к выводу, что одной биологической безопасности на уровне ферм недостаточно для снижения пищевых рисков.

Необходим комплексный подход в рамках концепции «Единое здоровье», включающий:

• улучшение санитарных условий на бойнях;
• развитие инфраструктуры холодовой цепи;
• усиление надзора на розничных рынках;
• геномный мониторинг, основанный на оценке риска.

Научный источник

Peng, J., Peng, Z., Hong, Q., Xu, Z., Wu, C., Chen, J., Wu, Y., Xiao, R., Lin, Q., Chen, K., Li, J., Xu, C., Liao, M., Zhang, J. (2026).

Developing countries’ downstream pork supply chains shape the evolution of resistance and the spread of Salmonella 4,[5],12:i:- ST34.

Журнал npj Science of Food.

DOI: 10.1038/s41538-026-01030-z.