Autor: dr hab. inż. Agnieszka Malesińska, prof. uczelni
Wprowadzenie
Zakażenia związane z opieką zdrowotną (HAI) wywołane przez bakterie oporne na antybiotyki (Antibiotic-Resistant Bacteria – ARB) stanowią jedno z najpoważniejszych wyzwań współczesnej medycyny. Bakterie te mogą być obecne w biofilmach, które tworzą się w wodnych systemach dystrybucji w szpitalach, takich jak krany i prysznice. Biofilm to wielowarstwowa struktura mikrobiologiczna, w której bakterie są chronione przed działaniem środków dezynfekcyjnych i antybiotyków, co sprzyja ich przetrwaniu i namnażaniu. Biofilmy te mogą stanowić środowisko sprzyjające wymianie genów oporności na antybiotyki (Antibiotic Resistance Genes – ARG) między bakteriami, co prowadzi do powstawania wysoce opornych na leczenie patogenów.
W szczególności biofilmy w końcowych punktach dystrybucji wody w szpitalach stanowią potencjalne zagrożenie dla pacjentów, zwłaszcza w jednostkach intensywnej opieki oraz na oddziałach neonatologicznych, gdzie przebywają osoby z obniżoną odpornością. Systemy wodne w takich placówkach wymagają ciągłego monitorowania i regularnej konserwacji, aby minimalizować ryzyko infekcji. Badania wykazały, że w wielu przypadkach biofilmy te zawierają bakterie patogenne, takie jak Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Staphylococcus spp., a także bardziej egzotyczne gatunki, jak Brevundimonas spp., które mogą być oporne na standardowe metody leczenia.
Automatyczne systemy dystrybucji wody: zagrożenia i wyzwania
Automatyczne baterie umywalkowe stały się popularnym rozwiązaniem w placówkach medycznych ze względu na możliwość ograniczenia rozprzestrzeniania się drobnoustrojów przez eliminację konieczności dotykania powierzchni przez użytkowników. Jednak badania pokazują, że te nowoczesne urządzenia mogą paradoksalnie sprzyjać namnażaniu się patogenów. Systemy te działają przy niskim przepływie wody i mają konstrukcję, która pozwala wodzie stagnować przez dłuższy czas. Dodatkowo, typowe warunki środowiskowe w takich bateriach – niższa temperatura wody i ograniczony przepływ – sprzyjają tworzeniu biofilmów. Badania przeprowadzone w Irlandii Północnej wykazały, że perlatory w automatycznych bateriach w oddziałach neonatologicznych zawierały wysokie stężenie Pseudomonas aeruginosa, co doprowadziło do zakażeń u noworodków przebywających na tych oddziałach. W przypadku bardziej skomplikowanych konstrukcji perlatorów ryzyko gromadzenia się bakterii okazało się jeszcze wyższe, co wymusiło na placówkach regularne ich wymiany i monitorowanie .
Skład i zachowanie biofilmu w systemach wodnych
Biofilmy w szpitalnych systemach wodnych charakteryzują się złożoną strukturą, w której bakterie chronione są przed działaniem środków dezynfekcyjnych. Biofilmy te zawierają wiele warstw, co pozwala bakteriom na wymianę materiału genetycznego, w tym genów oporności. W przeprowadzonych badaniach w dziewięciu szpitalach w Iranie wykazano, że aż 55% próbek biofilmów zawierało gen intI1, który ułatwia wymianę genów oporności na antybiotyki między różnymi szczepami bakterii. Gen ten występował częściej w biofilmach niż w wodzie, co sugeruje, że biofilmy mogą działać jako główne rezerwuary dla ARG w środowisku wodnym.
Biofilmy stanowią środowisko sprzyjające rozwojowi bakterii, które w normalnych warunkach nie byłyby w stanie przetrwać. Na przykład, gatunki takie jak Brevundimonas spp., wcześniej uważane za rzadko spotykane w środowisku klinicznym, coraz częściej są izolowane z wody w placówkach zdrowotnych. Te bakterie wykazują dużą oporność na wiele antybiotyków, co stanowi dodatkowe zagrożenie epidemiologiczne. Ich obecność w wodnych systemach szpitalnych zwiększa ryzyko infekcji oportunistycznych, szczególnie u pacjentów z obniżoną odpornością, dla których standardowe metody leczenia mogą okazać się nieskuteczne .
Ryzyko zakażeń i antybiotykooporność
Obecność ARG w biofilmach to nie tylko ryzyko dla pacjentów, ale także zagrożenie dla personelu medycznego, który może być pośrednim źródłem dalszego rozprzestrzeniania się opornych patogenów. Badania wykazały, że w wodnych systemach dystrybucji, oprócz bakterii opornych na tradycyjne antybiotyki, takich jak Pseudomonas aeruginosa, występują również plazmidowo przenoszone geny oporności na chinolony (PMQR), które zostały zidentyfikowane w naturalnych środowiskach wodnych w Chinach. Wysokie rozprzestrzenienie tych genów w wodzie oznacza, że bakterie obecne w szpitalnych systemach wodnych mogą przenosić PMQR na bakterie chorobotwórcze, zwiększając trudność leczenia zakażeń .
Analiza fizykochemiczna wykazała, że poziom chloru i pH mają istotny wpływ na rozwój biofilmów. Niska zawartość chloru może sprzyjać namnażaniu bakterii w biofilmach, a odpowiedni monitoring tych parametrów może pomóc w ograniczeniu rozwoju ARB. Jednak ze względu na złożoność struktury biofilmów, nawet stosunkowo wysokie stężenia chloru mogą nie być w stanie całkowicie wyeliminować bakterii opornych na antybiotyki .
Wnioski i rekomendacje
Obecność antybiotykoopornych bakterii i biofilmów w wodnych systemach szpitalnych stanowi poważne zagrożenie epidemiologiczne, które wymaga wdrożenia wszechstronnych środków zapobiegawczych. Przede wszystkim zaleca się wybór baterii o prostszej budowie, które ułatwiają dokładniejsze czyszczenie, oraz wdrożenie programów regularnego monitorowania systemów wodnych w szpitalach. Dezynfekcja perlatorów, kontrola poziomu chloru i pH, a także zaawansowane technologie oczyszczania mogą znacząco ograniczyć rozwój biofilmów i ryzyko zakażeń.
Obecne badania pokazują, że konieczne jest wdrożenie systematycznego monitorowania ARG w szpitalnych systemach wodnych oraz zwiększenie świadomości wśród personelu medycznego na temat ryzyka związanego z biofilmami. Wdrażanie kompleksowych protokołów dezynfekcji, inwestowanie w nowe technologie oraz systematyczne szkolenie personelu medycznego mogą pomóc w zapewnieniu lepszego bezpieczeństwa pacjentów i minimalizacji ryzyka HAI.
Literatura
- Walker JT, Jhutty A, Parks S, Willis C, Copley V, Turton JF, et al. Investigation of healthcare-acquired infections associated with Pseudomonas aeruginosa biofilms in taps in neonatal units in Northern Ireland. J Hosp Infect 2014;86:16–23.
- Ryan MP, Pembroke JT. Brevundimonas spp: emerging global opportunistic pathogens. Virulence 2018;9:480–93.
- Yan L, Liu D, Wang X-H, Wang Y, Zhang B, Wang M, et al. Bacterial plasmid-mediated quinolone resistance genes in aquatic environments in China. Sci Rep 2017;7:40610.
- Gholipour S, Nikaeen M, Mohammadi F, Rabbani D. Bacterial antibiotic resistance patterns in hospital water systems: The role of biofilms in healthcare-associated infections. Sci Total Environ 2024;856:158056.