PN-III-P1-1.1-PD-2016-1798
Nr. Contractului: PD 148/2018
Tracking down carbapenem-resistant Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter baumannii isolates from hospital to the aquatic environment via the wastewater network: a pilot study
Wastewater treatment plants (WWTPs) are providing the perfect environment for the enrichment, recombination, selection and spread of antibiotic resistant (AR) super-bugs. The AR bacteria containing hospitals wastewater is treated by WWTPs, the effluent being discharged into the rivers. This pilot study aims to evaluate the risk of dissemination of carbapenemase- producing, multi-drug resistant Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter baumannii (CP PA AB) clinical strains from the hospital to the aquatic environment via the WW network. Over a three months period, we will sample weekly seven points (hospital WW treated in the urban WWTP from three hospital units, untreated WWTP affluent, WWTP effluent and the river upstream and downstream of the WWTP). The CP PA AB strains will be isolated from the collected WW samples using carbapenem supplemented culture media and the CP PA AB loads will be determined. In the same temporal sequence, CP PA AB strains will be isolated from patients hospitalized in the three hospital units and appropriately preserved for comparative analyses between the clinical and environmental isolates. The CP PA AB strains will be confirmed by molecular identification (rpoB/recA/16s DNA sequencing) and their resistance phenotypes will be established. The carbapenemases genes and their localization will be identified by PCR and gene sequencing, and their transferability assessed by conjugation. The CP PA AB clinical and aquatic samples will be genotyped by pulsed-field gel electrophoresis and multilocus sequence typing. The comparison of the CP PA AB sequence types will allow to: i) track down the fate of the clinical strains in the WW network; ii) establish the phylogenetic relationships between the clinical and aquatic strains; iii) establish the comparative levels of CP PA AB loads in the river upstream and downstream from the WWTP and furthermore iv) to evaluate the impact of the WWTP on the CP PA AB counts in the effluent and receiving river.
Objective
The overall objective of this pilot study is represented by the molecular characterization of the carbapenemase- producing, multi-drug resistant P. aeruginosa and A. baumannii isolates fom both hospital settings and wastewater network, in order to identify the circulating clones, the relationships between clinical and aquatic isolates and to evaluate the risk of carbapebenem resistant genes (CRGs) transfer and dissemination from hospital to the aquatic environments via the wastewater network.
Expected results
Collection of clinical and environmental samples of CP PA AB.
Detection of carbapenem resistance genetic support in clinical and environmental samples.
Highlighting the phylogenetic relationships between the clinical and aquatic strains.
Track down the fate of the clinical strains in the WW network.
Evaluation of the impact of the WWTP on the CP PA AB counts in the effluent and receiving river.
Studiu pilot privind evaluarea rolului apelor uzate în diseminarea tulpinilor clinice de Pseudomonas aeruginosa si Acinetobacter baumannii rezistente la carbapeneme în ecosistemul acvatic.
Stațiile de epurare a apelor reziduale orășenești reprezintă mediul perfect pentru îmbogățirea, recombinarea, selecția și diseminarea tulpinilor rezistente la antibiotice (TBRA). TBRA din apele uzate spitalicesti sunt tratate în stațiile de epurare ale apelor reziduale, efluentul fiind deversat în râurile receptoare.
Acest studiu pilot are drept scop evaluarea riscului de diseminare a tulpinilor clinice multirezistente, producătoare de carbapenemaze de Pseudomonas aeruginosa si Acinetobacter baumannii (TMR PC PA AB) în mediul acvatic prin intermediul rețelei de ape uzate. Pe o perioadă de trei luni vor fi recoltate săptămânal probe de apă din 7 puncte de colectare (apa reziduală de la 3 unități spitalicești, afluenții și efluenții stației de epurare a apelor uzate și probe de apă de râu prelevate din amonte și din aval de stația de epurare). TMR PC PA AB vor fi izolate pe medii de cultură suplimentate cu carbapeneme. În aceeași secvență temporală,TMR PC PA AB vor fi izolate de la pacienți internați în cele trei unități spitalicești. TMR PC PA AB vor fi confirmate prin identificare moleculară (amplificare rpoB/recA/secvențiere ADN 16s) și vor fi determinate profilurile de rezistență fenotipică. Genele de rezistență la carbapeneme și localizarea acestora vor fi identificate prin PCR și secventiere, iar transferabilitatea acestora va fi evaluată prin experimente de conjugare. Tulpinile clinice și acvatice vor fi genotipate prin electroforeză în câmp pulsator și tipizarea secvențelor multi-locus. Compararea secvențelor TMR PC PA AB va permite: i) studiul diseminării tulpinilor clinice în rețeaua apelor reziduale; ii) stabilirea relațiilor filogenetice între tulpinile clinice și cele acvatice; iii) stabilirea nivelurilor comparative ale încărcăturii microbiene de TMR PC PA AB în amonte și în aval de stația de epurare și iv) evaluarea impactului stației de epurare asupra gradului de diseminare a TMR PC PA AB în efluent și în râul receptor.
Obiectiv
Obiectivul general al acestui studiu pilot este caracterizarea moleculară a carbapenemazelor produse de tulpini multirezistente de P. aeruginosa si A. baumannii izolate atât din unități spitalicești cât și din rețeaua de ape uzate și de suprafață în scopul identificării clonelor circulante, a relațiilor filogenetice dintre acestea și evaluării riscului de transfer a genelor de rezistenta la carbapeneme (GRC) din mediul spitalicesc în cel acvatic.
Rezultate estimate:
Colecție de tulpini TMR PC PA AB izolate din infecții spitaliceşti și din mediul acvatic.
Detectarea GRC la tulpinile clinice și cele din mediul acvatic.
Evidențierea relațiilor filogenetice între tulpinile clinice și cele acvatice.
Evaluarea diseminării tulpinilor clinice în rețeaua apelor reziduale.
Evaluarea impactului stației de epurare asupra gradului de diseminare a TMR PC PA AB în efluent și în râul receptor.