Vannbåren smitte kan komme fra friske dyr

mg201707_DSC_2057

NIBIO-forskerne Lisa og Adam Paruch har analysert stikkprøver av avføringen til 23 friske hester. Av de analyserte hestene, var seks bærere av bakterien Campylobacter jejuni, riktignok i beskjedne mengder. Illustrasjonsfoto: Morten Günther

En ny studie fastslår at sykdomsfremkallende bakterier, deriblant Campylobacter kjent fra sykdomsutbruddet på Askøy sommeren 2019, også kan forekomme i avføringen til friske dyr. Nå ønsker forskerne å rette søkelyset på bedre sikring av drikkevannskilder.

I juni 2019 var det et sykdomsutbrudd på Askøy utenfor Bergen som følge av den vannbårne bakterien Campylobacter. Over 2000 mennesker ble syke av fekalt forurenset drikkevann, og 76 personer ble innlagt på Haukeland universitetssykehus for behandling av mage-/tarminfeksjon.

Få dager etter utbruddet var et faktum, fikk NIBIO tilsendt vannprøver fra et høydebasseng tilknyttet Kleppe vannverk på Askøy der smitten ble antatt å stamme fra.

Med mål om å spore forurensningskilden, analyserte forskerne Lisa og Adam Paruch prøvene med bruk av en DNA-basert metode de har etablert og videreutviklet i Norge, såkalt kvantitativ mikrobiell kildesporing.

Metoden innebærer at vertsspesifikke genetiske markører blir brukt for å fastslå om en fekal forurensning stammer fra mennesker eller dyr. Deretter identifiserer den hva slags dyr forurensningen i all hovedsak stammer fra.

Prøvene fra høydebassenget på Kleppe viste seg å inneholde tarmbakterier fra dyr. Videre analyser tydet på at en stor del av disse tarmbakteriene stammet fra hest.

 

Avdekket fekal forurensningskilde, men smittekilden er fortsatt ukjent

Selv om analysene påviste tarmbakterier fra hest, var det ikke nødvendigvis hestemøkk som var opphavet til sykdomsutbruddet.

– Metoden vår kan brukes for å avdekke om, og i hvilken grad, vannforurensning skyldes avføring fra for eksempel hest, fugl eller mennesker. Den gir viktig informasjon om hvilke forurensningskilder som bør prioriteres i videre undersøkelser, selv om den ikke gir et klart svar på smittekilden, forteller Lisa Paruch.  

Metoden gjør det altså mulig å snevre inn videre etterforskning av mulige smittekilder. Analyseresultatene avdekker nemlig akkurat hvilke avføringskilder som har bidratt til forurensningen.

– Dermed kan vi utelukke alle andre mulige smittekilder fra videre undersøkelser, sier Paruch.  

Funn av tarmbakterier fra hest i vannprøvene fra Askøy til tross, ble teorien om hestemøkk som opphav til smitteutbruddet lagt på is. Dette var blant annet fordi det ikke ble innrapportert sykdom hos hestene som holdt til i området.

 

Pilotstudie: Campylobacter påvist i seks friske dyr

Våren 2021 igangsatte Adam og Lisa Paruch en pilotstudie for å undersøke om hestemøkk fra friske hester også kunne inneholde sykdomsfremkallende bakterier, Campylobacter inkludert.  

– Siden den største andelen av tarmbakteriene i vannprøven fra Askøy stammet fra hest, var det viktig for oss å undersøke om hest også kunne være smittekilden, forteller Adam Paruch.

– Selv om det er mest sannsynlig at sykdomsfremkallende bakterier overføres av syke dyr, kan nemlig friske dyr også være bærere, og dermed bidra til smitteoverføring til sine omgivelser via avføring.

I studien analyserte forskerne stikkprøver av avføringen til 23 hester fra tre gårder på Østlandet. Resultatene fastslo at av de analyserte hestene, var seks bærere av Campylobacter jejuni, riktignok i beskjedne mengder.

Det ble også avdekket forekomster av andre sykdomsfremkallende bakterier hos flere av hestene. Blant annet testet 19 hester positivt for Clostridium perfringens, en toksinproduserende tarmbakterie som er mest kjent for å forårsake matforgiftning.

mg201604_DSC_5801.jpg
Ved å påvise og kvantifisere vertsspesifikke genetiske markører kan man finne ut om en fekal forurensningskilde er mennesker, drøvtyggere, hest, gris, høner, måker, eller det som omtales som andre dyrearter, for eksempel ville dyr. Foto: Morten Günther

Vil informere, ikke skremme

Lisa og Adam Paruch presiserer at målet med å gå ut med resultatene ikke er et ønske om å skremme folk fra å holde hest.

– Det var ikke alarmerende høy mengde Campylobacter i de seks hestene der bakterien ble påvist. Men det at vi påviste det, bekrefter det vi trodde - nemlig at også friske hester kan være bærere av bakterier som forårsaker sykdom, sier Lisa Paruch.

– Vi vet fortsatt ikke om det var hest som var opphavet til sykdomsutbruddet på Askøy, siden det ikke var mulig å kjøre videre analyser av fekalprøver fra hest i området da. Men resultatene fra pilotstudien vår tilsier at det er en mulighet for det.

For å redusere fremtidig risiko for sykdom som følge av uønskede bakterier i drikkevann, er det ifølge forskerne viktig med god sikring av utsatte drikkevannskilder.

– Og, ved eventuelle utbrudd, må det tas flere relevante vannprøver for DNA-analyse på et tidligst mulig tidspunkt, sier Lisa Paruch.

– Forsinket prøvetaking kan nemlig gjøre det umulig å spore smittekilden ettersom alle biologiske spor kan være borte.  

KONTAKTPERSON
Kildesporing av fekal forurensing i vann
Kildesporing av fekal forurensning i vann

Ved å påvise og kvantifisere vertsspesifikke genetiske markører kan man finne ut om en fekal forurensningskilde er mennesker, drøvtyggere, hest, gris, høner, måker, eller det som omtales som andre dyrearter, for eksempel ville dyr.

NIBIOs DNA-baserte metode som blant annet ble benyttet på Askøy i 2019, består i all hovedsak av tre steg, der det første dreier seg om påvisning av E. coli og koliforme bakterier i vann. Tarmbakterien E. coli er en sikker indikator på at forurensningen faktisk skyldes avføring. I neste steg benyttes DNA-tester av vertsspesifikke genetiske markører som gjør det mulig å skille mellom mennesker og ulike dyregrupper. Til slutt blir det utviklet en såkalt bidragsprofil som viser fra hvilke dyr fekal forurensningen i en vannkilde stammer fra, og i hvor stor grad. 

mg201707_DSC_2099.jpg
Også møkk fra friske hester kan inneholde bakterier som er sykdomsfremkallende for mennesker. Foto: Morten Günther

Tekst frå www.nibio.no kan brukast med tilvising til opphavskjelda. Bilete på www.nibio.no kan ikkje brukast utan samtykke frå kommunikasjonseininga. NIBIO har ikkje ansvar for innhald på eksterne nettstader som det er lenka til.

Publikasjoner

Sammendrag

Zoogenic faecal contamination of the environment is one of the indices included in the evaluation of ecological threats, health hazards and adverse impacts on various ecosystems. The risks and environmental concerns are associated with the fact that faeces of wild and domesticated animals constitute the largest source of environmental loading of enteropathogens associated with transmission of zoonotic diseases (enteric zoonoses). Although sick animals are more likely to transmit pathogens, healthy ones can also be the carriers and defecate them into the environment. This is of particular importance given the close human-animal interactions and health effects resulting from human and ecological exposures to faecal hazards from companion and farm animals. We have therefore set out to investigate whether healthy equines can carry and defecate human infectious pathogens. For this purpose, we set up a pilot study to examine the faecal DNA of horses using culture-independent molecular diagnostics – fluorescent probe-based quantitative real-time PCR. Our results revealed that among a total of 23 horses, 6 were found to carry Campylobacter jejuni (C. jejuni), and 5 had Salmonella enterica serovar Typhimurium (S. Typhimurium). Moreover, Enterococcus faecalis (E. faecalis) was found in 14 horses, while 19 were positive for Clostridium perfringens (C. perfringens). Furthermore, the frequently reported protozoan parasites in livestock, Cryptosporidium parvum (C. parvum) and Giardia lamblia (G. lamblia), were discovered in 8 and 7 samples, respectively. This pilot study shed new light on the phenomenon of healthy horses carrying C. jejuni and other human-health-related enteropathogens.

Sammendrag

Microbial water quality is of vital importance for human, animal, and environmental health. Notably, pathogenically contaminated water can result in serious health problems, such as waterborne outbreaks, which have caused huge economic and social losses. In this context, the prompt detection of microbial contamination becomes essential to enable early warning and timely reaction with proper interventions. Recently, molecular diagnostics have been increasingly employed for the rapid and robust assessment of microbial water quality implicated by various microbial pollutants, e.g., waterborne pathogens and antibiotic-resistance genes (ARGs), imposing the most critical health threats to humans and the environment. Continuous technological advances have led to constant improvements and expansions of molecular methods, such as conventional end-point PCR, DNA microarray, real-time quantitative PCR (qPCR), multiplex qPCR (mqPCR), loop-mediated isothermal amplification (LAMP), digital droplet PCR (ddPCR), and high-throughput next-generation DNA sequencing (HT-NGS). These state-of-the-art molecular approaches largely facilitate the surveillance of microbial water quality in diverse aquatic systems and wastewater. This review provides an up-to-date overview of the advancement of the key molecular tools frequently employed for microbial water quality assessment, with future perspectives on their applications.

Sammendrag

During June 2019, an outbreak of campylobacteriosis occurred in Askøy, an island northwest of Bergen, Norway. According to the publicly available records, over 2000 residents fell ill and 76 were hospitalised, and two deaths were suspected to be associated with Campylobacter infection. By investigating the epidemic pattern and scope, an old caved drinking water holding pool was identified that had been faecally contaminated as indicated by the presence of Escherichia coli (E. coli). Furthermore, Campylobacter bacteria were found at several points in the water distribution system. In the escalated water health crisis, tracking down the infectious source became pivotal for the local municipality in order to take prompt and appropriate action to control the epidemic. A major task was to identify the primary faecal pollution source, which could further assist in tracking down the epidemic origin. Water from the affected pool was analysed using quantitative microbial source tracking (QMST) applying host-specific Bacteroidales 16S rRNA genetic markers. In addition, Campylobacter jejuni, Enterococcus faecalis, Clostridium perfringens and Shiga toxin-producing E. coli were detected. The QMST outcomes revealed that non-human (zoogenic) sources accounted predominantly for faecal pollution. More precisely, 69% of the faecal water contamination originated from horses.