Kontekst badania
Ścieki szpitalne są uznawane za źródło rozprzestrzeniania w środowisku zewnętrznym różnorodnych bakterii opornych na leki, w tym na antybiotyki. W badaniach opisanych w niniejszej pracy zwrócono szczególną uwagę na obecność Escherichia coli (E. coli) produkujących beta-laktamazy o rozszerzonym spektrum (ESBL) oraz organizmy produkujące karbapenemazy (CPO). Przeprowadzone eksperymenty pozwalają na zrozumienie zjawiska występowania i utrzymywania się E. coli i Aeromonas spp. w ściekach szpitalnych, a także zmiany dynamiki występowania ich genów oporności.
Cele i hipotezy
Celem badań była analiza sezonowych zmian liczebności oraz różnorodności genotypowej E. coli ESBL i CPO w próbkach ścieków szpitalnych, aby zrozumieć ich dynamikę oraz możliwe związki z rozprzestrzenianiem się genów oporności na antybiotyki.
Metody badawcze
Próbki ścieków były pobierane co dwa miesiące w Japonii w 2021 roku. Liczono całkowitą liczbę kolonii E. coli, identyfikowano szczepy ESBL oraz przeprowadzano pełną sekwencjonację genomu wybranych izolatów w celu analizy ich oporności i różnorodności genetycznej.
Rezultaty badań i ich interpretacja
Badania wykazały znaczną dynamikę zmian w liczebności oraz różnorodności genotypowej bakterii E. coli ESBL i organizmów produkujących karbapenemazy (CPO) w ściekach szpitalnych w różnych okresach roku. Łączna liczba kolonii E. coli w próbkach ścieków szpitalnych wahała się od 8,1 × 10³ do 8,8 × 10⁴ CFU/mL (jednostek tworzących kolonie na mililitr) w zależności od miesiąca. Najwyższy odsetek bakterii ESBL w stosunku do całkowitej liczby E. coli (95%) zaobserwowano w lipcu. Bakterie te były przeważnie szczepami E. coli zawierającymi geny blaCTX-M, a wśród nich dominowały szczepy z genotypem blaCTX-M-14 (94,3%), związane głównie z pandemicznym szczepem B2-O25b.
Zaobserwowano jednak istotną zmianę w genotypie oporności w późniejszych miesiącach. We wrześniu i listopadzie, w miejsce wcześniej wykrytych szczepów blaCTX-M, pojawiły się szczepy zawierające gen blaDHA-1, co wskazuje na zmiany w dynamice obecności genów oporności na antybiotyki w ściekach. Szczególnie interesujące były szczepy E. coli clade I-O8, wykryte we wrześniu i listopadzie, które wcześniej nie były dokumentowane w kontekście CTX-oporności. Badania wykazało, że mogą one być nosicielami szeregu genów oporności, co sugeruje potencjalną zdolność tych szczepów do adaptacji do różnych środowisk.
Wśród organizmów produkujących karbapenemazy najczęściej wykrywanym genem był blaIMP-1 (57,7%), dominujący w bakteriach Aeromonas caviae i A. hydrophila subsp. hydrophila, które były obecne przez większość okresu badawczego. Stwierdzono też obecność genów blaGES-24 i blaGES-4, szczególnie w bakteriach Aeromonas spp., co jest istotne, ponieważ te geny karbapenemazowe są rzadziej spotykane w próbkach klinicznych, ale występują coraz częściej w środowiskach wodnych. Różnorodność bakterii z genami oporności oraz ich przetrwanie w ściekach wskazują na możliwość ich dalszego rozprzestrzeniania się do środowiska zewnętrznego oraz ich potencjalne zagrożenie dla zdrowia publicznego.
Ograniczenia zakresu badawczego
Opisane w pracy badania wykazują kilka istotnych ograniczeń. Przede wszystkim, analiza była przeprowadzona w jednej placówce szpitalnej, co ogranicza możliwość generalizacji wyników na inne obiekty lub regiony. Próbki były pobierane z jednego źródła, co sprawia, że wyniki mogą nie być reprezentatywne dla różnych typów szpitali o różnych profilach pacjentów czy praktykach kontrolnych.
Ponadto, badanie koncentrowało się na identyfikacji wybranych genów oporności, takich jak blaCTX-M i blaDHA-1, co mogło ograniczyć pełne rozpoznanie wszystkich obecnych w próbkach mechanizmów oporności. Istnieje ryzyko, że inne mechanizmy oporności na antybiotyki, które również mogą być obecne w ściekach, nie zostały uwzględnione, co może wpływać na pełne zrozumienie potencjalnych zagrożeń epidemiologicznych. Co więcej, próby wykrycia ESBL i CPO bazowały na metodach selekcji związanych z cefotaksymem, co mogło wpłynąć na niedoszacowanie obecności bakterii produkujących inne typy beta-laktamaz, takie jak AmpC.
W badaniach nie wykazano też bezpośredniego związku między genotypami oporności bakterii ze ścieków a tymi izolowanymi pobranymi od pacjentów w danym szpitalu, co utrudnia pełne zrozumienie, jak ścieki szpitalne mogą przyczyniać się do rozprzestrzeniania się oporności w lokalnej populacji.
Wnioski
Ścieki szpitalne są znaczącym rezerwuarem opornych bakterii, co wskazuje na potrzebę monitorowania ich zawartości jako elementu strategii kontroli oporności na antybiotyki. Obserwowane zmiany genotypowe mogą wskazywać na presję selekcyjną związaną z praktykami szpitalnymi lub sezonowymi czynnikami środowiskowymi.