Kontekst badania
Zakażenia związane z opieką zdrowotną (HAI, Healthcare-Associated Infections) oraz narastająca oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR, Antimicrobial Resistance) stanowią istotne zagrożenie dla zdrowia publicznego. Powierzchnie szpitalne często dotykane przez pacjentów, personel i odwiedzających mogą pełnić funkcję rezerwuarów patogenów oraz pośredniczyć w przenoszeniu mikroorganizmów opornych na antybiotyki.
Obecne procedury dezynfekcji są jednak najczęściej oparte na stałych harmonogramach, a nie na rzeczywistym tempie ponownego wzrostu lub akumulacji mikroorganizmów. Ponadto wcześniejsze badania często oceniały skuteczność dezynfekcji tylko w jednym punkcie czasowym po jej wykonaniu, przez co słabo poznana pozostawała dynamika ponownego skażenia powierzchni. Jeszcze mniej wiadomo o zmianach w czasie dotyczących genów oporności na antybiotyki i czynników wirulencji.
Autorzy artykułu zwracają szczególną uwagę na nieizolacyjne oddziały chorób zakaźnych, które są słabiej zbadane niż oddziały intensywnej terapii czy oddziały neonatologiczne. Wspólna przestrzeń pacjentów, częsty ruch personelu oraz intensywny kontakt z powierzchniami mogą sprzyjać utrzymywaniu się i transmisji patogenów.
Cele i hipotezy
Głównym celem badania była ocena czasowej skuteczności rutynowej dezynfekcji powierzchni szpitalnych chlorem. Autorzy analizowali zmiany mikrobiomu, rezystomu i mobilomu przed dezynfekcją, bezpośrednio po niej oraz trzy godziny później. Celem praktycznym było dostarczenie danych umożliwiających optymalizację zarządzania środowiskiem szpitalnym i ograniczenie ryzyka HAI oraz transmisji AMR.
Autorzy nie przedstawili odrębnie sformułowanych hipotez badawczych. Na podstawie celu i konstrukcji badania można przyjąć, że sprawdzali, czy rutynowa dezynfekcja powierzchni szpitalnych zapewnia trwałe ograniczenie zanieczyszczenia mikrobiologicznego oraz czy jej skuteczność zmienia się w czasie i zależy od rodzaju powierzchni. Badano również, czy po dezynfekcji utrzymują się geny oporności na antybiotyki, czynniki wirulencji i mobilne elementy genetyczne. Z konstrukcji badania można jednak odtworzyć główne założenie badawcze: Rutynowa dezynfekcja może nie prowadzić do skutecznego usunięcia genów oporności na antybiotyki (ARG, Antibiotic Resistance Genes), czynników wirulencji (VF, Virulence Factors) oraz mobilnych elementów genetycznych (MGE, Mobile Genetic Elements), które mogą uczestniczyć w przenoszeniu genów, w tym genów oporności, pomiędzy bakteriami. Autorzy zakładali również możliwość zróżnicowania skuteczności dezynfekcji w zależności od rodzaju powierzchni.
Metody badawcze
Badanie przeprowadzono od listopada do grudnia 2024 r. przez pięć kolejnych tygodni na nieizolacyjnych oddziałach chorób zakaźnych szpitala trzeciego stopnia referencyjności w Hangzhou w Chinach. Analizowano pięć często dotykanych powierzchni: pas/panel wyposażenia przy łóżku (EB, Equipment Belt), urządzenie przywoławcze przy łóżku (BCD, Bedside Call Device), szafka przyłóżkowa (BL, Bedside Locker), barierka łóżka (BR, Bedside Rail) oraz klamka drzwi (DH, Door Handle).
Rutynową dezynfekcję wykonywano dwa razy dziennie za pomocą dichloroizocyjanuranu sodu (NaDCC), przy stężeniu aktywnego chloru 500 mg/L i czasie kontaktu co najmniej 30 minut. Materiał pobierano w trzech punktach czasowych: o 11:00 — przed popołudniową dezynfekcją, o 14:00 — bezpośrednio po dezynfekcji oraz o 17:00 — trzy godziny później. Łącznie uzyskano 225 próbek złożonych.
Zastosowano komplementarne techniki badawcze: hodowlę i oznaczanie jednostek tworzących kolonie CFU (Colony-Forming Units) do określenia liczby bakterii zdolnych do wzrostu, PMA-qPCR do oceny żywych komórek oraz sekwencjonowanie metagenomiczne do charakterystyki mikrobiomu i genów funkcjonalnych. Ze względu na małą ilość DNA próbki przeznaczone do metagenomiki poddano amplifikacji całego genomu metodą MDA.
ARG identyfikowano m.in. za pomocą ARGs-OAP/SARG, natomiast analizy kontigów wykorzystano do identyfikacji ARG, VF oraz MGE i ich współwystępowania. Analizy statystyczne obejmowały m.in. testy Kruskala-Wallisa i Dunna, wskaźniki różnorodności Shannon i Chao1, PCoA, miary Sørensena i Bray-Curtisa oraz PERMANOVA z 999 permutacjami.
Rezultaty badań i ich interpretacja
Najważniejszym wynikiem jest stwierdzenie, że efekt dezynfekcji był krótkotrwały. Bezpośrednio po zastosowaniu chloru liczba bakterii spadała, ale w ciągu trzech godzin następował wyraźny wzrost. PMA-qPCR wykazało istotne zmiany czasowe na wszystkich pięciu powierzchniach, a wzrost między momentem bezpośrednio po dezynfekcji a trzema godzinami później był istotny statystycznie na każdej powierzchni (p < 0,001).
Szczególnie problematyczne były szafki przyłóżkowe (BL) i barierki łóżek (BR). Utrzymywały one wysokie obciążenie mikrobiologiczne, a na BL nawet bezpośrednio po dezynfekcji górny kwartyl obciążenia bakteryjnego sięgał 55 CFU/cm², przekraczając przywołane przez autorów normy higieniczne.
Co istotne, wzrost liczby bakterii po trzech godzinach wynikał przede wszystkim nie z nowego zanieczyszczenia powierzchni, lecz z namnażania lub ponownego uaktywnienia mikroorganizmów, które przetrwały dezynfekcję. Nowo pojawiające się taksony stanowiły mniej niż 0,04% liczebności po dezynfekcji. Autorzy interpretują więc obserwowane zjawisko jako cykl „dezynfekcja – selekcja – odbudowa”.
Jako potencjalne mechanizmy przeżycia bakterii wskazano trzy procesy: aktywność pomp efflux, tworzenie biofilmu oraz przechodzenie w stan VBNC (viable but non-culturable). Biofilm może ograniczać penetrację środka dezynfekcyjnego, natomiast pompy efflux mogą zmniejszać wewnątrzkomórkowe stężenie substancji przeciwdrobnoustrojowych.
Istotnym problemem okazała się również trwałość genów oporności na antybiotyki. Zidentyfikowano 1788 podtypów ARG należących do 26 kategorii. Geny wielolekooporności pozostawały obecne w dużych proporcjach na wszystkich powierzchniach i we wszystkich punktach czasowych. Na czterech z pięciu powierzchni obserwowano wręcz tendencję do wzrostu liczebności ARG po dezynfekcji, a BL charakteryzowała się najwyższą różnorodnością — wykryto na niej 174 różne ARG.
Niepokojące było wykrycie genów oporności dotyczących antybiotyków ostatniej linii terapeutycznej, m.in. MCR-9.1 związanej z opornością na kolistynę, genów karbapenemaz OXA-16 i OXA-928, genów związanych z opornością na daptomycynę oraz vanA i vanH związanych z opornością na wankomycynę.
Stwierdzono także współwystępowanie ARG, VF i MGE. Mobilne ARG były obecne na wszystkich pięciu powierzchniach, a BL i BR uznano za szczególnie ważne potencjalne miejsca transmisji oporności.
Interpretacja autorów jest zatem szersza niż stwierdzenie, że „bakterie wracają po dezynfekcji”. Dezynfekcja może usuwać organizmy wrażliwe, pozostawiając niszę ekologiczną dla bardziej odpornych mikroorganizmów. W rezultacie presja selekcyjna związana z dezynfekcją może sprzyjać przeżywaniu populacji wyposażonych jednocześnie w determinanty oporności i wirulencji.
Wnioski
Badanie wskazuje, że rutynowa dezynfekcja chlorem w analizowanym szpitalu zapewniała jedynie przejściowe ograniczenie skażenia mikrobiologicznego. W ciągu trzech godzin następowała odbudowa liczebności bakterii, przede wszystkim wskutek namnażania mikroorganizmów, które przetrwały dezynfekcję. Jednocześnie ARG utrzymywały się przez cały cykl dezynfekcji. Najwyższe ryzyko przypisano szafkom przyłóżkowym i barierkom łóżek.
Autorzy argumentują więc za odejściem od całkowicie jednolitego harmonogramu dezynfekcji na rzecz strategii zależnej od poziomu ryzyka danej powierzchni. W przypadku BL i BR sugerują rozważenie interwałów dezynfekcji rzędu 2–3 godzin, ale wyraźnie zaznaczają, że jest to hipoteza wymagająca sprawdzenia w przyszłych badaniach interwencyjnych. Proponują również monitorowanie genów oporności oraz rozwijanie technologii o dłuższym działaniu przeciwdrobnoustrojowym, np. powłok antybakteryjnych.
Ograniczenia zakresu badawczego
Najważniejszym ograniczeniem jest badanie prowadzone tylko w jednym szpitalu, i to na określonym typie oddziałów. Ogranicza to możliwość bezpośredniego uogólnienia wyników na inne placówki, regiony, oddziały czy systemy dezynfekcji. Sami autorzy określają uzyskane wyniki jako wstępne.
Drugim ograniczeniem jest zastosowanie metagenomiki krótkich odczytów. Utrudnia ona jednoznaczne przypisanie części ARG do konkretnych gospodarzy oraz wykazanie ich fizycznego powiązania z MGE. Dotyczy to m.in. wykrytych genów oporności na antybiotyki ostatniej szansy.
Trzecim ograniczeniem jest niska biomasa próbek i wynikająca z niej konieczność zastosowania MDA. Autorzy wskazują, że metoda ta może wprowadzać pewne odchylenia w danych metagenomicznych. Ponadto bardzo mała liczebność niektórych taksonów bezpośrednio po dezynfekcji mogła powodować ich klasyfikowanie jako nieobecne, a następnie „pojawienie się” po namnożeniu, co komplikuje interpretację wskaźników turnover/nestedness.
Wreszcie badanie nie śledziło bezpośrednio przypadków HAI u pacjentów. Wykazano zanieczyszczenie powierzchni, obecność patogenów, ARG i VF, ale nie wykazano bezpośredniego związku przyczynowego między wykrytymi determinantami środowiskowymi a konkretnymi zakażeniami klinicznymi. Autorzy postulują dlatego wieloośrodkowe badania podłużne łączące monitoring środowiskowy z nadzorem klinicznym.
Artykuł dostępny na stronie czasopisma Building and Environment