Zdjęcie NASA zawierające dane w zakresie widzialnym i podczerwonym ujawniające obecność rozpuszczonej materii organicznej – w tym potencjalnych patogenów opornych na antybiotyki – w drogach wodnych wzdłuż wybrzeża Karoliny Północnej po huraganie Florence. Źródło: NASA

Badania obalają wcześniejsze przekonania na temat źródeł skażenia Salmonellą w Karolinie Północnej, wskazując na rzeki i strumienie zamiast na hodowle świń, i wzywają do zrewidowania strategii kontroli chorób.

Naukowcy na łamach czasopisma Geohealth podają, że źródłem choroby były lokalne rzeki i strumienie Salmonella enterica zanieczyszczenie wybrzeża Karoliny Północnej po huraganie Florence w 2018 r. – a nie wcześniej podejrzewana duża liczba hodowli trzody chlewnej w regionie.

Implikacje dla kontroli chorób

Odkrycia te mają kluczowe znaczenie dla kontrolowania rozprzestrzeniania się chorób powodowanych przez patogeny oporne na antybiotyki po powodziach, szczególnie w regionach przybrzeżnych krajów rozwijających się, które są silnie dotknięte nasileniem się burz tropikalnych.

Badanie prowadzone przez profesor inżynierii lądowej i środowiskowej Helen Nguyen z Uniwersytetu Illinois Urbana-Chamapaign i studenta Yuqing Mao śledzi obecność i pochodzenie S. enterica z próbek środowiskowych z przybrzeżnej Karoliny Północnej przy użyciu śledzenia genetycznego.

Absolwent Yuqing Mao (po lewej) i profesor Helen Nguyen. Źródło: UIUC

„Zakażenia wywołane patogenami opornymi na antybiotyki są odpowiedzialne za około 2,8 miliona chorób u ludzi i 36 000 zgonów rocznie w samych Stanach Zjednoczonych” – stwierdziła Nguyen. „Zakażenia te łatwo rozprzestrzeniają się po całym świecie i stanowią główne obciążenie dla rozwijających się systemów opieki zdrowotnej, ale można im zapobiec poprzez łagodzenie skutków”.

Wyniki i metody badawcze

Z badania wynika, że ​​ponieważ w wodach powodziowych często stwierdza się markery genetyczne odchodów ludzkich i zwierzęcych, powszechnie przyjmuje się, że za rozprzestrzenianie się do środowiska bakterii i materiału genetycznego odpornych na antybiotyki odpowiadają źródła ścieków, szamba i hodowle hodowlane. Jednakże żadne znane badania nie pozwoliły jednoznacznie zidentyfikować punktów źródeł zanieczyszczeń.

„Wybrzeże Karoliny Północnej to świetny obszar do analizy przypadków, ponieważ występuje tam duża koncentracja hodowli trzody chlewnej i prywatnych systemów septycznych, a powodzie na wybrzeżach spowodowane burzami tropikalnymi są dość powszechne” – powiedziała Nguyen.

Trzy tygodnie po huraganie Florence zespół Nguyena zebrał 25 próbek wody ze zbiorników wodnych położonych poniżej hodowli trzody chlewnej na obszarach produkcji rolnej w Karolinie Północnej, z których 23 zawierało S. enterica bakteria.

„Przeanalizowaliśmy swobodnie pływające markery genetyczne – chromosomy i plazmidy – za pomocą sekwencjonowania całego genomu o wysokiej wierności i odkryliśmy, że S. enterica próbki pobrane po huraganie Florence nie pochodziły od zwierząt ani odchodów” – powiedziała Nguyen.

Zespół genetycznie prześledził pochodzenie bakterii w wielu małych lokalnych rzekach i strumieniach na tym obszarze, co oznacza, że ​​patogeny te zadomowiły się już w środowisku naturalnym.

Szerszy kontekst badania i przyszłe badania

„W sytuacji, gdy zmiany klimatyczne powodują wyższe temperatury, w których rozwijają się bakterie, oraz prawdopodobnie większe i częstsze burze tropikalne, badacze i decydenci muszą zdać sobie sprawę ze znaczenia naszych odkryć” – stwierdziła Nguyen. „Ścieki rolnicze i ludzkie nie powinny być jedynym źródłem uwzględnianym przy opracowywaniu planów łagodzenia skutków, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się bakterii chorobotwórczych po huraganach”.

Zespół Nguyena planuje rozszerzyć te badania poza regiony przybrzeżne i współpracuje z innymi badaczami z kampusu, aby zbadać rozprzestrzenianie się patogenów z odchodów gęsi kanadyjskiej w Illinois.

Odniesienie: „Lokalne i środowiskowe zbiorniki Salmonella enterica After Hurricane Florence Flooding” Yuqing Mao, Mohamed Zeineldin, Moiz Usmani, Antarpreet Jutla, Joanna L. Shisler, Rachel J. Whitaker i Thanh H. Nguyen, 3 listopada 2023 r., GeoZdrowie.
DOI: 10.1029/2023GH000877

Naukowcy z Instytutu Biologii Genomicznej Carla R. Woese, Carle Illinois College of Medicine i Uniwersytet Florydy również przyczynił się do tego badania.

IGB, Grainger College of Engineering, Fundacja Allena i EPA wsparły to badanie.