Kontekst badania
Ścieki szpitalne stanowią istotne środowisko występowania i rozprzestrzeniania się bakterii opornych na antybiotyki. Zawierają zarówno drobnoustroje pochodzące z działalności placówek medycznych, jak i pozostałości antybiotyków oraz innych substancji chemicznych, które mogą sprzyjać selekcji bakterii opornych. Dotychczasowe badania mikrobiologiczne ścieków szpitalnych koncentrowały się przede wszystkim na patogenach odpowiedzialnych za zakażenia związane z opieką zdrowotną. Znacznie mniej uwagi poświęcano bakteriom naturalnie występującym w środowisku wodnym, takim jak Aeromonas spp., które mogą utrzymywać się w systemach kanalizacyjnych i procesach oczyszczania ścieków. Bakterie te mogą również przenosić geny oporności występujące u patogenów szpitalnych. Z punktu widzenia gospodarki ściekowej istotne jest zatem rozpoznanie, czy ścieki odprowadzane z obiektów ochrony zdrowia stanowią środowiskowy rezerwuar takich genów, potencjalnie umożliwiający ich dalsze rozprzestrzenianie.
Cele i hipotezy
Celem badania była charakterystyka oporności na antybiotyki bakterii z rodzaju Aeromonas wyizolowanych ze ścieków szpitalnych, ze szczególnym uwzględnieniem karbapenemów i cefalosporyn, stosowanych między innymi w leczeniu ciężkich zakażeń bakteryjnych. Autorzy zamierzali określić zakres oporności poszczególnych szczepów, zidentyfikować związane z nią geny oraz ocenić ich zróżnicowanie genetyczne. Badanie miało również dostarczyć danych pozwalających ocenić hipotezę, że bakterie środowiskowe Aeromonas mogą stanowić rezerwuar genów oporności w ściekach szpitalnych.
Metody badawcze
Badaniem objęto 30 izolatów bakterii Aeromonas spp. pochodzących ze ścieków szpitala Hospital Juárez de México w mieście Meksyk. Materiał uzyskano z wcześniejszego programu monitoringu prowadzonego od stycznia do grudnia 2024 roku, w ramach którego pobrano 60 próbek ścieków z pięciu punktów ich odprowadzania. Do analizy wykorzystano wszystkie dostępne izolaty Aeromonas z uprzednio utworzonej kolekcji bakterii wyselekcjonowanych pod względem oporności na antybiotyki.
Identyfikację gatunkową przeprowadzono metodami laboratoryjnymi, uzupełnionymi analizą fragmentów genu rpoD. Oporność oceniano na podstawie badań wrażliwości na 13 antybiotyków, należących do sześciu grup. Dodatkowo analizowano obecność wybranych genów odpowiedzialnych za oporność, integronów klasy 1, czyli struktur genetycznych zdolnych do gromadzenia genów oporności, oraz podobieństwo genetyczne poszczególnych izolatów.
Rezultaty badań i ich interpretacja
W analizowanym materiale zidentyfikowano sześć gatunków Aeromonas. Najliczniej reprezentowane były A. caviae (14 izolatów) oraz A. media (5 izolatów). Pozostałe należały do A. veronii, A. salmonicida, A. dhakensis i A. jandaei. Wszystkie badane izolaty wykazywały oporność na wiele antybiotyków. U 11 szczepów (36,7%) stwierdzono oporność wielolekową, natomiast 19 (63,3%) zakwalifikowano jako szczepy o rozszerzonej oporności, obejmującej niemal wszystkie analizowane grupy antybiotyków. Klasyfikacja ta miała charakter umowny, dostosowany do zakresu przeprowadzonych badań.
Największą częstość oporności odnotowano wobec cefalosporyn, karbapenemów oraz trimetoprimu z sulfametoksazolem. Oporność na co najmniej jeden karbapenem stwierdzono u 20 izolatów (66,7%), w tym na ertapenem u 46,7%, a na meropenem u 40,0%. Oporność na trimetoprim z sulfametoksazolem występowała u 80,0% badanych szczepów. Wśród cefalosporyn szczególnie często obserwowano oporność na cefotaksym i ceftriakson. Wyniki wskazują, że analizowane bakterie środowiskowe mogą wykazywać oporność również na antybiotyki o dużym znaczeniu klinicznym.
Badania molekularne potwierdziły obecność genów związanych z opornością na antybiotyki beta-laktamowe. Geny z rodziny blaKPC wykryto u 20,0% izolatów, geny typu blaOXA-48 u 13,3%, geny grupy blaCTX-M-1 u 30,0%, a blaSHV u 6,6%. Są to grupy genów związane z mechanizmami oporności występującymi również u istotnych klinicznie patogenów szpitalnych. Nie wykryto natomiast badanych genów blaNDM, blaVIM, blaIMP ani mcr-1. Wykrycie określonych genów nie oznacza jednak automatycznie, że wszystkie obserwowane cechy oporności wynikają z mechanizmów nabytych, ponieważ bakterie Aeromonas mogą posiadać również naturalne mechanizmy oporności.
Integrony klasy 1 zidentyfikowano u 11 izolatów (36,7%). W sześciu przypadkach zawierały one zestawy genów związanych z opornością na trimetoprim i aminoglikozydy, natomiast pięć integronów nie zawierało takich zestawów. W badanych integronach nie stwierdzono genów odpowiedzialnych za oporność na karbapenemy i cefalosporyny. Obecność tych struktur wskazuje jednak na potencjalną zdolność bakterii do gromadzenia kolejnych genów oporności.
Analiza podobieństwa genetycznego 29 izolatów wykazała znaczne zróżnicowanie badanych populacji. Choć zidentyfikowano grupy blisko spokrewnionych szczepów, wyniki nie wskazywały na dominację jednego profilu genetycznego. Sugeruje to występowanie w ściekach szpitalnych zróżnicowanych bakterii Aeromonas posiadających cechy oporności na antybiotyki.
Wnioski
Badanie potwierdziło obecność w ściekach szpitalnych zróżnicowanych szczepów Aeromonas spp. wykazujących wielolekową lub rozszerzoną oporność na antybiotyki oraz zawierających geny oporności o istotnym znaczeniu klinicznym. Wyniki wspierają hipotezę, że bakterie środowiskowe mogą stanowić rezerwuar takich genów na styku infrastruktury szpitalnej i środowiska wodnego. Autorzy wskazują na zasadność dalszej oceny możliwości uwzględniania Aeromonas w programach monitoringu mikrobiologicznego ścieków szpitalnych. Nie wykazano jednak bezpośredniego przenoszenia genów oporności między badanymi bakteriami a patogenami szpitalnymi.
Ograniczenia zakresu badawczego
Badanie przeprowadzono na stosunkowo niewielkiej liczbie izolatów pochodzących z jednego szpitala. Ponadto materiał wyjściowy stanowiła kolekcja bakterii wcześniej wyselekcjonowanych pod względem oporności, dlatego uzyskane wartości procentowe nie odzwierciedlają częstości występowania szczepów opornych w całej populacji Aeromonas obecnej w ściekach. Ograniczeniem było również nierównomierne reprezentowanie poszczególnych gatunków.
Nie przeprowadzono badań bezpośredniego przekazywania genów oporności ani pełnego sekwencjonowania genomów, przez co nie ustalono położenia i możliwości przenoszenia wykrytych genów. Nie określono również molekularnie udziału naturalnych mechanizmów oporności na karbapenemy. Wyniki nie pozwalają zatem na potwierdzenie rzeczywistego transferu genów ani na określenie jego znaczenia dla rozprzestrzeniania się antybiotykooporności poza środowiskiem szpitalnym.
Artykuł dostępny na stronie czasopisma Pathogens