Forekomst af antibiotikaresistens i Ulkebugten

Transkript

1 Arktisk Teknologi, Kursus Anna Kathrine Jensen veterinærmedicinstuderende, SUND, Københavns Universitet s120535, Gruppe 13 Vejleder: Maria Granberg, lektor, Göteborg Universitet December 2012

2 Indhold Introduktion... 3 Materialer og metoder... 3 Resultater... 4 Diskussion... 4 Konklusion... 6 Litteratur

3 Introduktion I hele verden stiger såvel antibiotikaforbrug som antibiotikaresistens (AR) stødt. AR er problematisk, fordi det reducerer mulighederne for at behandle infektioner med antibiotika. Når mennesker og dyr behandles med antibiotika, udskilles % af dosis uomdannet i urin (Constanzo et al., 2005). Forekomst af antibiotika i spildevand øger risikoen for udvikling af AR i patogene og nonpatogene bakterier (Constanzo et al., 2005). I dette projekt er fokus på resistens i marine bakterier. Gener for AR kan overføres fra marine til patogene bakterier, og marine bakterier med AR kan potentielt introduceres til mennesker gennem fødekæden. Eksponering for antibiotika i marine miljøer menes desuden at kunne ændre struktur og funktion af marine bakteriesamfund. Bakterier udgør en vigtig base i marine økosystemer, som så kan påvirkes negativt. Forskere diskuterer også, om udvikling af AR i bakterier er en fordel eller ulempe for bakterier, og hvordan det sidenhen kommer til udtryk i hele bakteriesamfunds struktur og funktion. Sisimiut er et godt sted at undersøge effekter af antibiotika udslip og AR i havet, fordi: 1) Spildevandet indeholder højere koncentration af antibiotika end spildevand, der har været gennem et biologisk filter inden udledning 2) AR fra udledningsstedet kan sammenlignes med forekomsten af AR på sammenlignelige rene steder 3) Det vides, hvad der udleveres af antibiotika fra hospitalet Formålet med denne rapport er at beskrive forekomsten af AR i sediment fra Ulkebugten (Kangerluarsunnguaq). AR mod 8 forskellige antibiotika undersøges. Resultaterne udgør en del af et større projekt fra sommeren 2012, hvor forekomsten i Ulkebugten sammenlignedes med forekomsten i Amerdloq fjord. Projektet ledes af Maria Granberg, Göteborgs Universitet. Materialer og metoder Sediment fra Ulkebugten blev opsamlet fra båd med en håndholdt grab. Der indsamledes replikater fra 3 forskellige områder med forskellige dybder (Figur 1, Tabel 1). I hver område blev der med få meters mellemrum indsamlet 3 replikater fra 3 forskellige sites, således at der i alt indsamledes 9 replikater. Figur 1. Kort over de 3 områder J, K, L i Ulkebugten Tabel 1. Positioner og dybder for de 3 områder Site Position Dybde J N 66,94420 W 53, m K N 66,94444 W 53, m L N 66,94251 W 53, m 3

4 Fra hvert replikat blev 15 g sediment opslæmmet i 30 ml sterilt, filtreret havvand. Efter 2 timers henstand, blev 100 µl supernatant fra denne blanding udsået på marin agar indeholdende antibiotika. Marin agar er sammensat med henblik på fremvækst af marine bakterier, men visse andre bakterier kan også vokse på mediet. Hvert replikat udsåedes på 8 forskellige plader med forskellige antibiotika: amoxicillin, ampicillin, ciprofloxacin, erythromycin, gentamicin, meropenem, penicillin og tetracyklin. For hvert replikat blev der lavet dobbeltbestemmelser for hvert antibiotikum samt to kontrolplader uden antibiotika. Pladerne blev opbevaret i tildækkede plasticbokse udendørs ved ca C Hver dag blev pladerne kontrolleret for vækst, og antallet af CFU (Colony Forming Units) blev noteret. Forekomsten af resistens er opgjort for hvert af de 9 sites som en samlet vurdering af de to plader fra hvert replikat. Bakteriel vækst registret i løbet af tre dages vækst betragtes som resistens. Resultater I Tabel 2 ses det, at der fandtes resistens på alle sites mod følgende antibiotika: amoxicillin, ampicillin, penicillin, gentamicin og tetracyklin. Der fandtes resistens mod erythromycin på 2 ud af 8 sites (25%). Der fandtes ikke resistens mod meropenem eller ciprofloxacin på nogle sites. Der var desuden vækst på alle kontrolpladerne. Tabel 2. Forekomst af resistens på de 9 forskellige sites vurderet ud fra, om der fandtes vækst på de to plader fra hvert replikat efter 3 døgn. Kontrol J1 J2 J3 K1 K2 K3 L1 L2 L3 Amoxicillin Ampicillin Ciprofloxacin Erythromycin Gentamicin Meropenem Penicillin Tetracyklin resistens, 0 ikke resistens. Tre felter er tomme på grund af mangelfulde data. Diskussion Resultaterne for AR i denne rapport baserer sig på vurdering af vækst på antibiotikaholdige plader efter 72 timers vækst. Normalt vurderes resistens efter 48 timer. Her blev der aflæst senere, da væksten er langsommere ved 6-10 C end ved 37 C, der er den normale væksttemperatur. Efter 48 timer var der meget ringe vækst. Antibiotikummets type og den udledte mængde er to faktorer med betydning for udvikling af AR. Syntetiske og semisyntetiske antibiotika er ofte mere stabile og nedbrydes ikke så let af bakterier som naturligt forekommende antibiotika. Det vil øge antibiotikummets selektionspres og dermed også sandsynlig- 4

5 heden for udvikling af resistens (Kümmerer, 2004). Man kan derfor forvente at finde resistens mod de ikke naturligt forekommende antibiotika og specielt, når de udledes i store mængder. Man kan på den anden side også forestille sige, at der vil være naturligt forekommende resistens mod de naturlige antibiotika. Indkøbet af antibiotika på Sisimiut Sundhedscenter steg fra cirka 29 kg i 2009 til hhv. 49 kg i 2010 og 52 kg i 2011 og faldt igen til 44 kg i 2012 (baseret på data fra Sundhedscentret). Tallene er alene baseret på indkøb, men de formodes at afspejle forbruget. Når man kigger på forbruget af de enkelte antibiotika, ses det, at der er årlige svingninger i indkøbet, som er forenelige med, at der bruges af tidligere års lagre. β- lactamerne er den stofgruppe der indkøbes mest af, og penicillin udgør cirka halvdelen af den totale mængde antibiotika (data ikke vist). I Tabel 3 ses de sidste 4 års indkøb af de antibiotika, der er testet for resistens mod i dette studium. Tabel 3. Indkøb af udvalgte antibiotika på Sisimiut Sundhedscenter (g/år) Amoxcillin Ampicillin Ciprofloxacin Erythromycin Gentamicin Meropenem ,5 Penicillin Tetracyklin Forbruget af de semisyntetiske og bredspektrede amoxicillin og ampicillin har været stigende de sidste år. I nærværende studium blev der fundet resistens mod de to β-lactamer på alle sites. Tidligere undersøgelser tyder på, at der er erhvervet resistens mod amoxcillin og ampicillin i Ulkebugten (Lozano & Saltini), hvilket virker sandsynligt. Forbruget af ciprofloxacin er lavt, og der blev ikke fundet resistens mod denne fluorquinolon på nogle sites. Brugen af fluorquinoloner skal begrænses og skal kun anvendes, når det er strengt nødvendigt. Det er derfor tilfredsstillende, at der ikke ser ud til at være resistens mod ciprofloxacin. Der er dog tidligere påvist resistens mod ciprofloxacin i Ulkebugten (Lozano & Saltini), hvor en anden metode for bakterievækst blev brugt. I dette studium dyrkedes tarmbakterier fra musling og fisk ved 37 C. For erythromycin, som også er naturligt forekommende, blev der påvist resistens på 2 ud af 8 sites i området. Begge disse sites med resistens ligger i området J. GPS-koordinatet for J ligger på land, men der er en vis usikkerhed forbundet med GPS-koordinater (Earth Measurement Consulting). Forbruget af erythromycin er lavt i Sisimiut, men der bruges andre makrolider. Resistensen kan være naturlig, skyldes krydsresistens eller udledning af resistente bakterier i spildevand. Eftersom J er det område, som ligger tættest på kloakudløbet, er det sandsynligt, at resistensen skyldes udledningen. Det naturligt forekommende makrolid gentamicin bruges ikke i Sisimiut. Den påviste resistens kan derfor være naturligt opstået eller kan skyldes krydsresistens forårsaget af brug af andre makrolider, f.eks. erythromycin eller azithromycin. Alternativt kan det skyldes udledning af bakterier fra mennesker inficeret med 5

6 bakterier med resistens. Man har andre steder fundet gentamicin-resistens i hospitalsspildevand og blandet spildevand (Kümmerer, 2004). Der blev ikke påvist resistens mod meropenem på nogle sites, hvilket stemmer overens med, at meropenem er semisyntetisk og bruges i en mindre mængde i Sisimiut. Der anvendes en stor mængde penicillin i Sisimiut hvert år, og samtidigt er penicillin et naturligt forekommende antibiotikum. Det er derfor ikke overraskende, at der blev fundet resistens mod penicillin på alle sites. Der er tidligere blevet fundet penicillin resistens i ulk og muslinger fra Ulkebugten, og denne resistens menes at være naturlig (Lozano & Saltini). Penicillin er first-drug-of-choice ved generel antibiotikabehandling, hvis bakterien ikke kendes, og penicillinresistens er derfor et problem. Forbruget af tetracyklin er lavt, så resistensen på alle sites mod tetracyklin kan skyldes naturlig resistens, erhvervet resistens fra tidligere års forbrug (før 2009) eller udledning af allerede resistente bakterier. Resistens mod tetracyklin er andre steder blevet fundet i sediment og spildevand (Kümmerer, 2004). Resultaterne skal sammenholdes med andre eventuelle fund af resistens på baggrund af det øvrige feltarbejde foretaget i august 2012 samt den videre identificering af bakteriefloraen i sedimentet. Sammenligning af resultaterne fra den kontaminerede Ulkebugt med resultaterne fra de to andre områder vil forhåbentlig kunne afdække, hvorvidt den påviste resistens er erhvervet eller naturlig. Herefter vil man have større viden til at vurdere, hvorvidt direkte udledning af hospitalsspildevand er holdbart i længden. Hvis det samme resistensmønster findes på de tre andre steder i havet, er der tale om naturlig resistens. Det er mest sandsynligt at forvente, at der er mindre resistens på de andre steder, og at eventuel forekommende resistens er enten naturlig eller skyldes krydsresistens. Konklusion Der blev fundet resistens mod amoxcillin, ampicillin, erythromycin, gentamicin, penicillin og tetracyklin i sediment fra Ulkebugten. Der blev ikke fundet resistens mod hverken meropenem eller ciprofloxacin. Disse resultater skal sammenholdes med resten af feltarbejdet i Sisimiut i august 2012, før der kan gives anbefalinger om fremtidig spildevandshåndtering. Litteratur Earth Measurement Consulting, december 2012 Constanzo, S. D., J. Murby & J. Bates: Ecosystem response to antibiotics entering the aquatic environment. Marine Pollution Bulletin, 51, pp Krümmerer, K. (2004): Resistance in the environment. Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 54, pp Lozano, M.G, & R. Saltini: Occurrence and Distribution of Antibiotic Resistance in Arctic Bacteria in Relation to Environmental Antibiotic Exposure and Human Faecal Contamination, (rapport lavet for Center for Arktisk Teknologi, ikke udgivet). 6