Một hương vị của y học của chúng ta

Một nghiên cứu sâu về việc sử dụng kháng sinh gây tranh cãi trong chăn nuôi.

Minh họa bởi Natalya Zahn

Vào tháng 1 năm 2017, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ đã hạn chế sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi với hy vọng giải quyết được mức độ kháng kháng sinh ngày càng tăng ở các vi khuẩn có khả năng gây bệnh.

Điều này đánh dấu sự khởi đầu của những gì FDA hy vọng sẽ là một thay đổi đáng kể trong cách chúng ta sử dụng kháng sinh trong nông nghiệp. Trong năm 2015, 34,3 triệu pound kháng sinh đã được bán ở Hoa Kỳ để sử dụng riêng cho chăn nuôi - nhiều hơn gấp bốn lần số lượng bán cho bệnh nhân ở người mỗi năm. Đóng cửa các phần quan trọng của một ngành công nghiệp to lớn như vậy không phải là một động thái mà FDA đã thực hiện một cách nhẹ nhàng - thực sự, đã 40 năm hình thành.

Tại sao FDA rất quan tâm đến việc kháng kháng sinh? Các ưu điểm của việc cấm sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi có thực sự vượt trội hơn không? Và làm thế nào mà kháng sinh trở nên phổ biến trong chăn nuôi ở nơi đầu tiên?

Cuộc chiến chống kháng sinh

Khi được Alexander Fleming xác định lần đầu tiên vào năm 1928, penicillin kháng sinh được ca ngợi là một loại thuốc thần kỳ vì nó có thể ngăn chặn vi khuẩn gây nhiễm trùng trong các dấu vết của nó. Trong những năm sau đó, penicillin đã được phát triển như một loại thuốc cho cả người và gia súc, và các bệnh nhiễm trùng đã từng là tử vong có thể điều trị được bằng cách tiêm hoặc thuốc thông thường. Tuổi thọ của con người tăng lên; tỷ lệ tử vong trẻ sơ sinh giảm. Trong khi 300.000 người Mỹ chết vì bệnh vi khuẩn vào năm 1930, thì ít hơn 95.000 người đã bị mất vì những căn bệnh tương tự vào năm 1952 mặc dù dân số đã tăng gần 30%.

Nhưng đã có một cái bẫy. Ngay cả khi ông nhận giải thưởng Nobel về y học năm 1945, Fleming đã cảnh báo phần còn lại của thế giới về việc kháng kháng sinh phát sinh nhanh như thế nào ở vi khuẩn. Sự xuất hiện của tình trạng kháng kháng sinh, hoặc khả năng của một chủng vi khuẩn phá hủy tác dụng của một loại thuốc nhất định, gần như là không thể tránh khỏi trong một cộng đồng vi khuẩn - và một khi nó bắt đầu, nó có thể nhanh chóng quét qua toàn bộ quần thể vi khuẩn. Và dự đoán của Fleming đã rất đúng: các chủng vi khuẩn kháng mọi loại thuốc chúng ta có sẵn đã được xác định, nhiều người ngay sau một năm sau khi phát hiện ban đầu. Sự xuất hiện nhanh chóng của kháng thuốc cũng trái ngược hoàn toàn với tốc độ phát hiện thuốc ngày càng chậm: trong khi hàng tá loại kháng sinh khác nhau được giới thiệu từ năm 1935 đến năm 1968, chỉ có hai loại được phát hiện kể từ đó. Nhiều loại kháng sinh đầu tiên của chúng tôi được tìm thấy một cách tình cờ trong tự nhiên, được phân lập từ các vi khuẩn khác đã tiến hóa qua hàng thiên niên kỷ của chiến tranh vi trùng. Hơn nữa, những khó khăn kỹ thuật trong việc thiết kế và tổng hợp các loại thuốc mới trong phòng thí nghiệm, cùng với quá trình thử nghiệm an toàn lâu dài và nghiêm ngặt và sự chấp thuận của FDA ở Mỹ, đã khiến tủ thuốc của chúng ta không còn kháng sinh mới.

Bệnh lao, lậu, và nhiễm trùng tụ cầu khuẩn chỉ là một vài trong số những bệnh truyền nhiễm có khả năng kháng thuốc cao khét tiếng nhất vẫn còn làm khổ sở thế giới ngày nay. Trong nhiều trường hợp, bệnh nhân mắc các bệnh này bị từ chối khỏi bệnh viện vì đơn giản là không còn thuốc để điều trị. Hơn 700.000 người trên toàn thế giới tử vong mỗi năm do hậu quả trực tiếp của nhiễm trùng do vi khuẩn kháng kháng sinh. Và tỷ lệ đang tăng lên, với tình trạng kháng kháng sinh dự kiến ​​sẽ tiêu tốn của thế giới ít nhất 10 triệu sinh mạng và 8 nghìn tỷ đô la mỗi năm vào năm 2050.

Làm thế nào để kháng chiến phát sinh và lây lan? Hóa ra, đó là một trò chơi số. Khi quần thể vi khuẩn tăng số lượng, sự đa dạng phát sinh: đột biến ngẫu nhiên xảy ra trong mã di truyền của vi khuẩn và một số thành viên của cộng đồng được trang bị nhiều hơn để xử lý các căng thẳng - như thuốc - so với các loại khác. Khi quần thể này được điều trị bằng thuốc, nó sẽ tiêu diệt nhiều vi khuẩn - ngoại trừ những vi khuẩn có khả năng kháng tiến hóa ngẫu nhiên.

Vì vậy, có lẽ không có gì ngạc nhiên khi nhiều nhà khoa học hoảng hốt trước những gì họ cho là sử dụng kháng sinh không cần thiết trong chăn nuôi của chúng ta. Nhiều loại thuốc chúng ta sử dụng để điều trị gia súc chặt chẽ hoặc giống hệt với thuốc kháng sinh chúng ta sử dụng ở người. Bằng cách cho phép các hợp chất này trong thực phẩm, đất và nước của chúng tôi với số lượng bất kỳ, chúng tôi đang làm tăng tỷ lệ vi khuẩn kháng với chính các loại thuốc chúng tôi sử dụng để điều trị nhiễm trùng.

Nhưng kể từ những năm 1950, hầu hết các vật nuôi ở Mỹ đã liên tục được dùng kháng sinh ở mức độ dưới trị liệu trong thức ăn và nước uống. Làm thế nào mà thực hành này bắt đầu - và việc sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi vẫn được bảo đảm trong bất kỳ bối cảnh nào?

Sạch sẽ bên cạnh sự mũm mĩm

Trong những ngày đầu của kháng sinh, thuốc tìm đường vào thức ăn chăn nuôi gần như là một tai nạn hạnh phúc. Bắt đầu từ những năm 1940, thuốc kháng sinh lần đầu tiên được sử dụng trong chăn nuôi, để điều trị các bệnh do vi khuẩn như ở người. Các loại thuốc đã thực hiện một mẹo nhỏ: nông dân có thể giữ cho động vật của họ khỏe mạnh và giảm thiểu sự lây lan của vi khuẩn gây bệnh trong chăn nuôi và vào nguồn cung cấp thực phẩm. Nhưng các loại thuốc cũng có một tác dụng phụ đáng ngạc nhiên và ban đầu không lường trước được: những động vật tiêu thụ chúng nhanh chóng bắt đầu đóng gói trên bảng Anh, mặc dù ăn cùng một lượng thức ăn.

Nhiều pound hơn có nghĩa là thịt có thể bán được nhiều hơn - và, với sự bùng nổ của việc phát hiện ra kháng sinh vào những năm 1950, một cơn gió lớn và giá cả phải chăng cho nông dân. Họ nhanh chóng tận dụng cơ hội, cho tất cả động vật ăn, ốm hoặc khỏe, liều điều trị phụ của các loại thuốc thúc đẩy tăng trưởng. Điều này không chỉ làm tăng trọng lượng của động vật, mà còn hoạt động như một biện pháp phòng ngừa để giữ cho động vật không bị bệnh ngay từ đầu. Điều này cho phép nông dân tiết kiệm tiền cho thực phẩm đắt tiền và giữ cho động vật trong nhà trong điều kiện nghèo nàn, bẩn thỉu hơn và chật chội hơn. Cái gọi là kháng sinh thúc đẩy tăng trưởng (GPA) đã thay thế đồng cỏ và thức ăn, và thịt lên kệ trên thị trường hàng tấn. Trong một vài năm, hầu như không có loại kháng sinh nào được sử dụng cho vật nuôi được sử dụng để điều trị bệnh, thay vào đó được loại bỏ liên tục với hy vọng ngăn ngừa nhiễm trùng trong tương lai và tăng năng suất.

Điều gì có thể giải thích tác dụng phụ kỳ lạ này của kháng sinh? Hầu hết các nhà khoa học tin rằng câu trả lời nằm ở hệ vi sinh vật đường ruột, quần thể vi khuẩn và các vi khuẩn khác trong đường tiêu hóa giúp chúng ta tiêu hóa thức ăn, xua đuổi mầm bệnh có hại và sản xuất các hóa chất cần thiết cho chức năng cơ thể. Bằng cách đơn giản ngăn ngừa nhiễm trùng, kháng sinh có thể cho phép cơ thể chi tiêu các nguồn lực quý giá cho tăng trưởng hơn là vào hệ thống miễn dịch. Ngoài ra, kháng sinh có thể tiêu diệt quần thể vi khuẩn trong ruột non; những vi khuẩn này thực sự có thể cạnh tranh với các tế bào chủ để lấy thức ăn, khiến cho vật chủ được hấp thụ nhiều hơn khi chúng vắng mặt. Bằng chứng khác cho thấy vi khuẩn sản xuất các hóa chất trực tiếp ngăn chặn sự tăng trưởng. Cuối cùng, giống như kháng sinh có thể tác động đến ruột của chúng ta, động vật được điều trị bằng kháng sinh thường xuyên có xu hướng có ruột với kiến ​​trúc rất khác nhau, có thể thay đổi sự hấp thu chất dinh dưỡng.

Bất kể lời giải thích là gì, những tác động rất rõ ràng: liều kháng sinh nặng góp phần tăng cân, và chúng ta đã biết đến nó từ những năm 1940.

Bệnh tật, nông trại

Ngay bây giờ, có hai mối quan tâm lớn với việc lạm dụng kháng sinh. Đầu tiên là kháng kháng sinh. Các vi khuẩn kháng thuốc như MRSA đang được phục vụ trực tiếp trên đĩa ăn tối của chúng tôi, dưới dạng thịt bị nhiễm bệnh hoặc từ các cánh đồng hoa màu được thụ tinh với phân gia súc bị ô nhiễm. Vì lý do này mà FDA đã quyết định rằng kháng sinh có thể không còn được sử dụng cho mục đích thúc đẩy tăng trưởng. Lập trường của họ là chỉ cần sử dụng một cách hợp lý. Đừng sửa nó nếu nó không bị hỏng - bởi vì ai biết những gì bạn có thể sẽ làm hỏng quá trình.

Động thái này không phải là lần đầu tiên của loại hình này. Liên minh châu Âu đã cấm sử dụng kháng sinh để thúc đẩy tăng trưởng (nhưng không phải phòng bệnh) vào năm 2006 - với kết quả hỗn hợp. Có thể hiểu, nông dân không hài lòng với các quy định chặt chẽ hơn. Không có thuốc kháng sinh, họ buộc phải dựa vào các phương pháp vệ sinh rắc rối hơn nhiều và mở rộng nhà máy của họ để có thêm không gian và đầu tư vào nhiều thức ăn hơn. Và rất nhiều người đã tìm thấy những lỗ hổng trong các hạn chế: hóa ra nông dân dễ dàng mua thuốc theo phương pháp điều trị thay vì GPA và đưa chúng trở lại vào thức ăn. Điều này có vẻ gian dối (hoặc đơn giản là bất hợp pháp) nhưng vấn đề chắc chắn không phải là trắng đen: bệnh tật trong chăn nuôi là không phổ biến, và việc xua đuổi động vật của vi khuẩn có hại không chỉ bảo vệ cừu, bò và lợn của chúng tôi mà còn hàng tỷ người ăn chúng.

Tại Hoa Kỳ, nhiều người đã lập luận rằng những quy định này sẽ khiến việc sản xuất thịt tốn kém hơn và chúng ta đang hy sinh số cân thịt có thể thay vào đó để nuôi những người đói. Mặc dù một số phân tích đã tìm thấy những tuyên bố này là không đúng sự thật, nhưng không thể thoát khỏi thực tế là chi phí có thể sẽ tăng trong ngắn hạn khi nông dân điều chỉnh.

Nhưng có một viên thuốc đắng thứ hai để nuốt. Những tác dụng phụ pesky của tăng cân? Chúng có thể xảy ra ở người.

Một số nghiên cứu đã xác định mối liên hệ có thể có giữa việc sử dụng kháng sinh ở trẻ sơ sinh và trẻ em và sự phát triển của bệnh béo phì sau này trong cuộc sống. Và trong khi không thể tiến hành các nghiên cứu dứt khoát tương tự ở người mà chúng ta làm ở chuột, nhiều nhóm các nhà khoa học đã chỉ ra rằng việc cho chuột non dùng liều kháng sinh thường xuyên sẽ dẫn đến tăng cân. Và những người khác đã chỉ ra rằng việc loại bỏ một số quần thể vi khuẩn khỏi dạ dày con người thực sự có thể làm tăng nồng độ ghrelin trong máu, một loại hormone làm tăng sự thèm ăn.

Vẫn chưa có sự đồng thuận khoa học về mối liên hệ giữa kháng sinh và béo phì ở người - nhưng các nhà khoa học và bác sĩ đồng ý rằng nên thận trọng hơn khi chúng ta tiếp tục kê đơn các loại thuốc này cho trẻ em, vì Hoa Kỳ là một trong những nước hàng đầu người tiêu dùng kháng sinh trên thế giới.

Vậy đâu là giải pháp cho vấn đề phổ biến này? Các nhà khoa học đang nỗ lực phát triển những gì mà nhiều người gọi là thuốc thời kỳ hậu kháng sinh. Cho đến lúc đó, nhu cầu kháng sinh của chúng ta sẽ không biến mất sau một đêm, do đó, chỉ sử dụng kháng sinh khi cần thiết có lẽ là cách để đi. Tuy nhiên, trong thời gian đó, sẽ mất nhiều công sức hơn để xác định nhiều vai trò của kháng sinh hiện nay từ đơn thuốc đến tấm.

Kinda Wu là một ứng cử viên tiến sĩ tại Đại học Harvard, nơi cô nghiên cứu về bệnh lao, một bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn rất phổ biến và thường kháng kháng sinh. Cô là đồng Giám đốc Khoa học trong Tin tức, một tổ chức sinh viên tốt nghiệp đào tạo các nhà khoa học để giao tiếp tốt hơn với công chúng.

I Container Multitudes là một chuỗi video gồm nhiều phần dành riêng để khám phá thế giới tuyệt vời, ẩn giấu của microbiome. Sê-ri được tổ chức bởi nhà văn khoa học Ed Yong và được sản xuất bởi HHMI Tangled Bank Studios kết hợp với Phòng 608.