Huishoudelijk drinkwater als belangrijke route voor bacteriële overdracht geïdentificeerd

Overzicht van het studieontwerp en StrainGE-gedetecteerde E. coli-stammen in verschillende monster types.

Wereldwijd sterven jaarlijks meer dan 500.000 kinderen onder de vijf jaar aan gastro-intestinale bacteriële infecties, voornamelijk in gemeenschappen met beperkte toegang tot veilig drinkwater, sanitaire voorzieningen en hygiëne-infrastructuur. Om deze bedreiging voor de volksgezondheid aan te pakken, moeten wetenschappers beter begrijpen hoe deze pathogenen zich verspreiden.

Een team van onderzoekers van de UC Berkeley heeft nu aangetoond dat de huishoudelijke omgeving een grotere rol kan spelen in de overdracht dan eerder werd gedacht. Door een nieuwe benadering te gebruiken om patronen van bacteriële stamuitwisseling te onderzoeken, ontdekten ze dat opgeslagen drinkwater een belangrijke overdrachtspad is voor E. coli-bacteriën binnen en tussen huishoudens in ontwikkelingslanden.

Hun bevindingen, gepubliceerd in Nature Microbiology, bieden nieuwe inzichten in de rol die verontreinigd drinkwater speelt in het verspreiden van gastro-intestinale infecties en antibiotica-resistente bacteriestammen. Dit kan leiden tot effectieve strategieën om de gezondheid van kinderen te beschermen.

Volgens Amy Pickering, universitair hoofddocent civiele techniek en milieutechniek en hoofonderzoeker van de studie, richtten eerdere studies zich voornamelijk op de uitwisseling van bacteriën tussen dieren en mensen. Haar team besloot de rol van drinkwater en bodem als onderbelichte overdrachtspaden te onderzoeken. “We waren geïnteresseerd in het begrijpen van de rol van de huishoudelijke omgeving in de bacteriële transmissie naar mensen,” zei ze. “Onze bevindingen toonden aan dat water daadwerkelijk een van de belangrijkste overdrachtspaden is voor pathogene en medicijnresistente bacteriën.”

Om te zien hoe elk van de drie belangrijkste paden—mens, dier en omgeving—bijdraagt aan de bacteriële verspreiding in deze gemeenschappen, ontwikkelde Pickering’s team een schaalbare, hoogdoorvoersystematiek voor het volgen van bacteriestammen genaamd PIC-seq (Pooled Isolated Colonies-seq). Met deze tool konden onderzoekers tot vijf bacteriestammen per monster sequencen, in plaats van de conventionele één stam per monster.

“PIC-seq bleek een keerpunt te zijn,” zei Pickering. “Het stelde ons in staat om meer uitgebreide inzichten te krijgen in de stamuitwisseling binnen en tussen huishoudens.”

Ze bestudeerden vervolgens de E. coli stamuitwisselingspatronen binnen twee huishoudens in informele stedelijke nederzettingen in Nairobi, Kenia. Deze gemeenschappelijke instellingen bestaan doorgaans uit complexen met een gedeelde binnenplaats. Als gemeenschappen met beperkte middelen hebben ze ook beperkte toegang tot basisdiensten en infrastructuur, en drinkwater wordt vaak opgeslagen in jerrycans en plastic emmers.

De onderzoekers verzamelden menselijke ontlasting, uitwerpselen van pluimvee en honden, opgeslagen water en bodemmonsters uit elk huishouden. Vervolgens kweekten ze E. coli-kolonies uit de monsters en gebruikten ze PIC-seq om de verschillende stammen te analyseren.

“We vonden een hoger niveau van stamuitwisseling tussen mensen en opgeslagen drinkwater dan tussen mensen en gedomesticeerde dieren binnen huishoudens,” zei Daniel Daehyun Kim, postdoctoraal onderzoeker en hoofdauteur van de studie. “Deze bevindingen benadrukken dat de omgeving een even belangrijke rol kan spelen in de bacteriële transmissie als dieren—of zelfs nog meer.”

Bij het analyseren van het verontreinigde drinkwater identificeerden de onderzoekers ook E. coli-stammen met risicovolle antibiotica-resistentiegenen. Dergelijke genen kunnen via horizontale genoverdracht aan andere bacteriën worden doorgegeven, waardoor de verspreiding van antibiotica-resistente stammen binnen de gemeenschap mogelijk wordt, wat een ernstige bedreiging voor de gezondheid vormt.

Daarnaast bood de studie aanwijzingen voor potentiële mitigatiestrategieën. Huishoudens met toegang tot gechloreerd water vertoonden een lagere mate van E. coli-verontreiniging in opgeslagen drinkwater. Gebaseerd op deze bevindingen suggereren de onderzoekers dat gechloreerd water op gemeenschapsniveau een praktische aanpak kan bieden om de verspreiding van bacteriële en medicijnresistente stammen tussen huishoudleden en tussen verschillende huishoudens te voorkomen.

“Over het geheel genomen benadrukken de bevindingen van onze studie het belang van veilig drinkwater in het mitigeren van de verspreiding van pathogene en antibiotica-resistente bacteriën,” zei Kim, “wat cruciaal is voor het waarborgen van de gezondheid van kinderen in deze gemeenschappen.”