Kontekst badania
Odpływy umywalek w placówkach ochrony zdrowia są uznawane za ważne rezerwuary bakterii opornych na antybiotyki. W biofilmach rozwijających się na wewnętrznych powierzchniach rur mogą utrzymywać się drobnoustroje odpowiedzialne za zakażenia związane z opieką zdrowotną, a podczas korzystania z umywalek mogą one rozprzestrzeniać się do otoczenia. W praktyce szpitalnej coraz częściej stosuje się pianowe środki dezynfekcyjne przeznaczone do odpływów, jednak wiedza na temat długoterminowego wpływu takich zabiegów na skład mikrobiologiczny biofilmu i rozwój antybiotykooporności pozostaje ograniczona. Autorzy postawili pytanie, czy dezynfekcja rzeczywiście eliminuje zagrożenie, czy też może prowadzić do odtworzenia biofilmu o bardziej niekorzystnych właściwościach.
Cele i hipotezy
Celem badania było określenie, w jaki sposób jednorazowa dezynfekcja odpływów umywalek wpływa na liczebność mikroorganizmów, skład taksonomiczny biofilmu oraz występowanie genów związanych z opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe. Autorzy zakładali, że po początkowym ograniczeniu liczby bakterii nastąpi odtworzenie biofilmu, a proces ten może selekcjonować mikroorganizmy bardziej odporne na działanie środków dezynfekcyjnych i antybiotyków.
Metody badawcze
Badanie przeprowadzono w szpitalu Yale New Haven Hospital na oddziale hematologiczno-onkologicznym. Objęto nim 19 eksploatowanych umywalek, z czego 12 poddano jednorazowej dezynfekcji pianowym preparatem zawierającym nadtlenek wodoru, kwas nadoctowy i kwas oktanowy, a 7 pozostawiono jako grupę kontrolną. Próbki biofilmu pobierano przez 36 dni przed i po zabiegu. Analizy obejmowały hodowle mikrobiologiczne pozwalające oznaczyć liczbę bakterii ogółem i bakterii opornych na karbapenemy, a także sekwencjonowanie metagenomiczne krótkimi i długimi odczytami w celu identyfikacji mikroorganizmów oraz genów oporności.
Rezultaty badań i ich interpretacja
Dezynfekcja skutecznie zmniejszyła liczebność bakterii, jednak efekt był krótkotrwały. Biofilm odtwarzał się do poziomu wyjściowego już po około czterech dniach. Co istotne, po odtworzeniu biofilmu wzrósł udział bakterii opornych na karbapenemy, a ich liczebność była większa niż w umywalkach niepoddanych dezynfekcji.
Analiza składu mikrobiologicznego wykazała wyraźną zmianę struktury społeczności bakteryjnej. Po dezynfekcji spadła różnorodność biologiczna biofilmu, natomiast dominację uzyskały bakterie należące do typu Pseudomonadota, zwłaszcza rodzaje Cupriavidus i Pseudomonas. Jednocześnie wzrosła względna liczebność innych organizmów potencjalnie związanych z zakażeniami oportunistycznymi. Autorzy interpretują to jako efekt silnej presji selekcyjnej wywołanej przez środek dezynfekcyjny, która eliminuje część mikroorganizmów, pozostawiając gatunki lepiej przystosowane do przetrwania i szybkiej kolonizacji odpływu.
Interesujące były wyniki dotyczące antybiotykooporności. Analiza całkowitej liczby genów oporności wskazywała nawet na ich spadek po dezynfekcji. Jednocześnie sekwencjonowanie długimi odczytami wykazało wzrost udziału bakterii posiadających chromosomalnie zakodowane mechanizmy oporności. Oznacza to, że sama liczba genów oporności nie odzwierciedlała rzeczywistego ryzyka wynikającego z obecności żywych, odpornych mikroorganizmów.
Najważniejszym odkryciem było stwierdzenie, że po dezynfekcji dominującym mechanizmem oporności nie były klasyczne karbapenemazy, lecz wielolekowe pompy wypływowe. Są to układy komórkowe usuwające z wnętrza bakterii różne substancje toksyczne, w tym antybiotyki i środki dezynfekcyjne. Ponad 80% zrekonstruowanych genomów bakteryjnych zawierało geny związane z tym mechanizmem, a po dezynfekcji ich udział dodatkowo wzrastał. Szczególnie istotny okazał się regulator soxR związany z odpowiedzią na stres oksydacyjny wywoływany przez substancje utleniające obecne w środkach dezynfekcyjnych. Wyniki sugerują, że dezynfekcja może preferencyjnie selekcjonować bakterie wyposażone w szerokie mechanizmy obronne pozwalające im przetrwać zarówno działanie biocydów, jak i części antybiotyków.
Wnioski
Badanie pokazuje, że jednorazowa dezynfekcja odpływów umywalek skutecznie ogranicza biofilm tylko przejściowo. W ciągu kilku dni następuje jego odtworzenie, przy czym nowa społeczność mikroorganizmów jest mniej zróżnicowana, bardziej zdominowana przez bakterie z grupy Pseudomonadota oraz zawiera większy udział organizmów wykazujących fenotypową oporność na karbapenemy. Uzyskane wyniki wskazują, że nieregularna lub zbyt rzadka dezynfekcja może nieświadomie sprzyjać selekcji mikroorganizmów wyposażonych w szerokospektralne mechanizmy oporności. Z punktu widzenia projektowania i eksploatacji instalacji sanitarnych w obiektach ochrony zdrowia oznacza to konieczność uwzględnienia nie tylko skuteczności krótkoterminowego usuwania biofilmu, ale również wpływu stosowanych procedur na długoterminową ekologię mikroorganizmów zasiedlających odpływy.
Ograniczenia zakresu badawczego
Badanie przeprowadzono w jednym szpitalu i obejmowało pojedynczą aplikację środka dezynfekcyjnego oraz trzytygodniowy okres obserwacji. Autorzy podkreślają, że nie wiadomo, jak długo utrzymywałyby się zaobserwowane zmiany przy dłuższym monitoringu ani jaki byłby efekt regularnych, wielokrotnych zabiegów dezynfekcyjnych. Nie analizowano również bezpośrednio powiązań między wykrytymi mikroorganizmami a rzeczywistymi zakażeniami pacjentów.
Artykuł dostępny na stronie czasopisma Nature Communications