Hastane atıksuyunda helicobacter pylori ve olası patojenlerin saptanması ve antibiyotik direnç paternlerinin araştırılması
Detection of helicobacter pylori and potential pathogens in hospital wastewater and investigation of antibiotic resistance patterns
Yazar: FÜSUN ÖZYAMAN
Danışman: DOÇ. DR. MAHMUT CEM ERGON
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Doğal su ekosistemlerinin hastane atıksuyu ile kontaminasyonu ve antimikrobiyal direnç yayılımı önemli insan ve çevre sağlığı sorunlarındandır. Hastane atıksuları tedavi ve tanı bölümlerinden gelen farklı özellikte sular olup, antibiyotikleri, antibiyotik direnç genlerini ve salgınlara neden olabilen antibiyotiğe dirençli bakterileri içermektedir. Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ) insan sağlığı için tehlike yaratan hastane atıksu bakterileri ve antimikrobiyal direnç profillerini önceliklerine göre gruplamış, ayrıca hastane enfeksiyonlarında antibiyotik direncinin artması ve  yeni antibiyotiklerin sınırlılığı  nedeniyle tedavi seçeneklerinin tükendiğini, antibiyotiğe dirençli ve çok-ilaca-dirençli (ÇİD) patojenlerin yayılımının halk sağlığını tehdit ettiğini bildirmiştir. Hastane atıksuyunun ön arıtmasız şehir atıksuyuna karışmasının direnç genlerinin yayılmasında etkili olduğu, arıtma tesislerinde direnç genlerinin tam olarak arıtılamadığı ve tarımda atıksuyun kullanımıyla direnç genlerinin yayıldığı bildirilmiştir. Diğer patojen bakterilerden farklı olarak Helicobacter pylori'nin( H. pylori) bulaş yolları henüz bilinmemektedir ve  suyla ilişkili H. pylori varlığını ve bulaş yollarını saptayabilecek yöntemlere gereksinim vardır. Çalışmamızda, bahar ve yaz döneminde Dokuz Eylül Üniversitesi (DEÜ) Uygulama ve Araştırma Hastanesine ait atıksulardaki patojenlerin kültürleri ve antimikrobiyal duyarlılık testleri yapıldı ve bakteri sayısı en yüksek olan tür P.aeruginosa bahar örneğinde 1,7x107 /1 ml,  yaz  örneğinde 9,6x106 /1 ml olarak saptandı, bunu K .pneumoniae, E .coli, E. faecalis, E. faecium, A. baumanii izledi. K. pneumoniae ve A. baumanii' nin  ÇİD, E.coli 'nin ampisillin ve gentamisine dirençli, E. faecalis ve E. faecium' un ampisilin, siprofloksasin, streptomisine dirençli, P. aeruginosa'nın ise test edilen birçok antibiyotiğe orta duyarlı olduğu bulundu. Kantitatif-polimeraz-zincir-reaksiyonu (q-PCR) yöntemiyle atıksuda beş antibiyotik direnç geni araştırıldığında, en yüksek oranda (%38) bulunan gen sul1 yaz döneminde birinci atıksu bacasından, en düşük oranda (%6) bulunan gen ise makrolid 23SrRNA bahar döneminde ikinci atıksu bacası örneğinde saptandı. Ayrıca hastane atıksuyundan elde edilen P.aeruginosa suşlarının biofilm oluşturma kapasiteleri fenotipik yöntemle ve biofilm genleri PCR ile araştırılarak  direnç, biofilm oluşturma ve biofilm genleri arasındaki ilişki incelendi.  P.aeruginosa suşlarında %7.7 güçlü, % 61.5 orta ve %30.7 zayıf biofilm oluşumu gözlendi ve  onüç suşun beşi ÇİD, yedisi dirençli, biri orta duyarlı olarak bulundu. Biofilm oluşturma genleri (algD ,pslA, pslB, pelA ,pelD) PCR' ı sonucunda  pslB, pelA ve pelD genlerinin tüm suşlarda olduğu, algD, pslA genlerinin ise sadece iki suşta bulunmadığı saptandı. Ayrıca mevsimsel olarak SARS-Cov2 Real-Tme PCR yöntemi ile araştırıldı ve  baharda negatif, sonbaharda vakaların artışına uyumlu olarak pozitif (4.470E+03 ve 2.220E+03) bulundu. Bahar ve yaz dönemindeki klinik izolatlar  ve antibiyogram sonuçları verilerden araştırılarak atıksu bulgularıyla ilişkisi değerlendirildi. Hastane atıksuyundan izole edilen patojen bakterilerin antimikrobiyal direnç bulgularının hastanemize Tek Sağlık kavramında katkı sağlayabileceği, hastane atıksuyunun direnç genlerini yayabilen ÇİD bakterilerin kaynağı olması nedeniyle bulgularımızla önlem alınmasına ve insan sağlığının korunmasına katkısı, projenin özgün değeri olarak öngörülmektedir. Araştırmamızın beklenen sonucu olarak ise bilimsel birikime, insan ve çevre sağlığına, sürdürülebilir çevreye katkılar sunabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Contamination of natural aquatic ecosystems with hospital wastewater represents a significant issue for both human and environmental health. Hospital wastewater originates from diagnostic and treatment units and contains various substances, including antibiotics, antibiotic resistance genes, and antibiotic-resistant bacteria capable of causing outbreaks. The World Health Organization (WHO) has classified bacteria and their antimicrobial resistance profiles based on priority levels of risk to human health. Furthermore, WHO has highlighted the increasing antibiotic resistance in hospital infections, the limited availability of new antibiotics, and the depletion of treatment options, emphasizing the public health threat posed by the spread of antibiotic-resistant and multidrug-resistant (MDR) pathogens. It has been reported that the discharge of untreated hospital wastewater into municipal sewage contributes to the dissemination of resistance genes, that treatment plants are insufficient in fully eliminating these genes, and that the use of treated wastewater in agriculture further facilitates their spread. Unlike other pathogenic bacteria, the transmission routes of Helicobacter pylori (H. pylori) remain unclear, and there is a need for methods to detect waterborne H. pylori and its transmission pathways. In our study, pathogens in the wastewater of Dokuz Eylül University (DEU) Research and Application Hospital were analyzed through culture and antimicrobial susceptibility tests during the spring and summer seasons. The species with the highest bacterial count was found to be Pseudomonas aeruginosa, with concentrations of 1.7 × 107 /1 mL in the spring sample and 9.6 × 106/1 mL in the summer sample. This was followed by Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, and Acinetobacter baumannii. Resistance profiles revealed that K. pneumoniae and A. baumannii were MDR, E. coli was resistant to ampicillin and gentamicin, E. faecalis and E. faecium were resistant to ampicillin, ciprofloxacin, and streptomycin, and P. aeruginosa showed intermediate sensitivity to most of the tested antibiotics. Quantitative polymerase chain reaction (qPCR) analysis of five antibiotic resistance genes in the wastewater revealed that the most frequently detected gene was sul1 (38%) during the summer season at the first wastewater outlet, while the least frequent was the macrolide 23S rRNA gene (6%) in spring samples from the second outlet. Additionally, the biofilm-forming capacity of P. aeruginosa strains isolated from hospital wastewater was investigated phenotypically, and biofilm-associated genes were assessed using PCR. Relationships between resistance, biofilm formation, and biofilm genes were evaluated. Among P. aeruginosa strains, 7.7% exhibited strong biofilm formation, 61.5% moderate, and 30.7% weak biofilm formation. Of the thirteen strains analyzed, five were MDR, seven were resistant, and one was intermediately sensitive. PCR analysis revealed that the biofilm genes pslB, pelA, and pelD were present in all strains, while algD and pslA were absent in only two strains. Seasonal monitoring of SARS-CoV-2 via Real-Time PCR demonstrated negative results in spring, whereas positive results were observed in autumn (4.470 × 10³ and 2.220 × 10³ copies), correlating with the increase in case numbers. Clinical isolates and antibiogram results from spring and summer were also analyzed to establish correlations with wastewater findings. Our findings suggest that antimicrobial resistance profiles of pathogens isolated from hospital wastewater may contribute to the "One Health" concept in our hospital. As hospital wastewater can serve as a source of MDR bacteria capable of disseminating resistance genes, the study highlights the importance of preventive measures to safeguard public health. The unique value of this research lies in its potential to inform such interventions. Expected outcomes of the study include contributions to scientific knowledge, improvements in human and environmental health, and support for sustainable environmental practices.