Kontekst badania
Ścieki szpitalne stanowią środowisko, w którym występują liczne gatunki bakterii oraz pozostałości środków przeciwdrobnoustrojowych. Warunki panujące w systemach oczyszczania mogą sprzyjać wymianie materiału genetycznego pomiędzy mikroorganizmami, w tym genów związanych z opornością. Autorzy zwracają uwagę, że oczyszczalnie ścieków szpitalnych mogą przez to stanowić istotne ogniwo rozprzestrzeniania bakterii opornych i wielolekoopornych do środowiska wodnego. Jednocześnie nie jest jasne, w jakim stopniu bakterie występujące w ściekach odpowiadają bakteriom powodującym zakażenia u pacjentów. Badanie przeprowadzono w średniej wielkości szpitalu pediatrycznym dysponującym 93 łóżkami. Jego oczyszczalnia składała się z osadnika gnilnego i filtra tlenowego, bez końcowego etapu dezynfekcji.
Cele i hipotezy
Celem pracy było porównanie składu bakterii wyizolowanych z zakażeń leczonych w szpitalu ze składem bakterii obecnych w ściekach i osadach z przyszpitalnej oczyszczalni oraz określenie różnic w ich wrażliwości i oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe. Autorzy zakładali, że środowisko oczyszczalni ma odmienny i bardziej zróżnicowany mikrobiom niż środowisko kliniczne oraz że bakterie pochodzące od pacjentów nie są dobrze przystosowane do przeżycia po przedostaniu się do oczyszczalni.
Metody badawcze
Próbki pobierano na dopływie do osadnika gnilnego, na odpływie za filtrem tlenowym oraz z osadu. Przeprowadzono dwie kampanie pomiarowe w odstępie 12 miesięcy. Dane dotyczące bakterii wyizolowanych z zakażeń pochodziły z laboratorium szpitalnego i dokumentacji zespołu kontroli zakażeń. Bakterie hodowano i identyfikowano metodami mikrobiologicznymi, a ich wrażliwość na środki przeciwdrobnoustrojowe oceniano metodą dyfuzyjno-krążkową według standaryzowanych kryteriów. Łącznie uzyskano 167 izolatów ze ścieków i osadów, z których skutecznie zidentyfikowano 130. Dane kliniczne obejmowały 435 izolatów. Do porównania profili wrażliwości i oporności zastosowano analizę korespondencji oraz test chi-kwadrat.
Rezultaty badań i ich interpretacja
Skład bakterii w obu środowiskach wyraźnie się różnił. W oczyszczalni zidentyfikowano 41 szczepów, natomiast w próbkach związanych z zakażeniami – 28. Spośród 58 różnych szczepów uwzględnionych w porównaniu jedynie 11 występowało w obu środowiskach, co odpowiadało 19% wspólnej puli. W ściekach dominowały bakterie z rodziny Enterobacteriaceae, natomiast w zakażeniach szczególnie licznie występowały Micrococcaceae, w tym gronkowce. Zdaniem autorów niewielkie podobieństwo może świadczyć o tym, że wiele bakterii związanych z człowiekiem ma ograniczoną zdolność utrzymania się w środowisku oczyszczalni, gdzie napotyka odmienne warunki i konkurencję ze strony miejscowej mikroflory.
Najważniejszą obserwacją były znaczne różnice w oporności. Analiza statystyczna wykazała silny związek izolatów szpitalnych i klinicznych z wrażliwością na środki przeciwdrobnoustrojowe – 79,2%, natomiast izolaty z oczyszczalni wykazywały wyraźniejszy związek z opornością – 41,7%. Wśród bakterii z oczyszczalni oporność przekraczała 30% we wszystkich analizowanych grupach: wynosiła 34,3% dla Enterobacteriaceae, 52,2% dla bakterii spoza tej rodziny, 52,7% dla Streptococcaceae oraz 60,4% dla Micrococcaceae. Odsetki izolatów wrażliwych wynosiły odpowiednio 50,1%, 36,5%, 26,3% i 33,3%. Oznacza to, że w żadnej z tych grup wrażliwość bakterii z oczyszczalni nie przekraczała około połowy badanych przypadków.
Szczególnie istotna była wielolekooporność, definiowana w badaniu jako oporność na co najmniej trzy testowane środki przeciwdrobnoustrojowe. Kryterium to spełniało 15 szczepów pochodzących z próbek szpitalnych lub klinicznych i aż 39 szczepów z oczyszczalni. W tej drugiej grupie Leuconostoc spp. oraz Pseudomonas aeruginosa wykazały oporność na wszystkie testowane środki. Autorzy wskazują, że środowisko oczyszczalni, charakteryzujące się dużą różnorodnością i zagęszczeniem mikroorganizmów, dostępnością składników odżywczych oraz obecnością pozostałości środków przeciwdrobnoustrojowych, może sprzyjać poziomemu transferowi genów oporności. W konsekwencji oczyszczalnia może nie być jedynie miejscem, do którego trafiają bakterie oporne powstałe w szpitalu, lecz środowiskiem sprzyjającym utrzymywaniu i rozwojowi oporności.
Wnioski
Badanie wskazuje, że mikroflora przyszpitalnej oczyszczalni była wyraźnie odmienna od bakterii izolowanych z zakażeń pacjentów, a jednocześnie charakteryzowała się znacznie większą opornością i wielolekoopornością. Autorzy uznają oczyszczalnię za potencjalny rezerwuar bakterii opornych i środowisko sprzyjające wymianie materiału genetycznego. Z punktu widzenia gospodarki ściekowej istotny jest fakt, że badany układ – osadnik gnilny i filtr tlenowy bez końcowej dezynfekcji – nie pełnił skutecznie funkcji bariery ograniczającej uwalnianie takich mikroorganizmów. Wyniki przemawiają za potrzebą skuteczniejszych strategii oczyszczania ścieków szpitalnych, w tym rozwiązań ograniczających nie tylko żywe bakterie, lecz również materiał genetyczny mogący uczestniczyć w przenoszeniu oporności.
Ograniczenia zakresu badawczego
Badanie dotyczyło jednego szpitala pediatrycznego i dwóch kampanii poboru próbek, dlatego wyniki nie odzwierciedlają pełnej, zmiennej w czasie struktury mikrobiologicznej ścieków szpitalnych. Nie analizowano wszystkich przypadków zakażeń, a 37 izolatów ze ścieków i osadów nie udało się zidentyfikować. Autorzy wskazują również na trudności w izolacji niektórych bakterii, szczególnie gronkowców, co ogranicza możliwość bezpośredniego porównania obu środowisk. Zastosowane badania fenotypowej wrażliwości na środki przeciwdrobnoustrojowe nie pozwalają ponadto bezpośrednio wykazać mechanizmu powstawania oporności ani kierunku transferu genów między bakteriami.
Artykuł dostępny na stronie czasopisma Journal of Environmental Science and Health Part A