AWARE-WWTP
Antibiotic resistance is a growing public health problem. Resistant bacteria and resistance genes can enter the environment via wastewater. Wastewater is treated in wastewater treatment plants (WWTPs), but these plants are not specifically designed to remove all bacteria and viruses. The international AWARE research project investigated the role of wastewater and treatment plants in the spread of antibiotic resistance.
Aim
The project had 3 objectives:
- To investigate whether treatment plant employees and local residents are more likely to carry antibiotic-resistant bacteria due to exposure to contaminated water or air.
- To measure how many resistant bacteria and genes are removed during the treatment process in WWTPs.
- To determine whether treatment plants could be an environment where resistance can develop or spread.
Methods
Participants included employees of WWTPs and local residents in Germany, the Netherlands and Romania. Researchers collected stool samples from participants and water samples from WWTPs. Participants also completed a questionnaire. The samples were examined in the laboratory for resistant bacteria and resistance genes. The data were then used to estimate the health effects and risks of exposure via water or air.
Results
The analyses are still ongoing. They will show whether treatment plant employees and local residents are more likely to carry antibiotic-resistant bacteria, how many resistant bacteria and genes are removed during the treatment process in WWTPs, and whether treatment plants may be an environment where resistance can develop or spread.
Reports
Endreport
Antibiotica resistentie en de verspreiding daarvan is een groot probleem voor de volksgezondheid wereldwijd. Huishoudelijk afvalwater (rioolwater) wordt gezien als een belangrijke bron van verspreiding van antibiotica resistente bacteriën en resistentiegenen (ARB/ARG) van humane oorsprong naar het milieu. Huishoudelijk afvalwater wordt verzameld in het riool vanwaar het naar zogenaamde rioolwaterzuiveringsinstallaties of afvalwaterzuiveringsinstallaties (RWZIs of AWZIs) wordt geleid. Daar wordt het water gezuiverd, wat betekent dat nutriënten (fosfaten en stikstoffen) worden verwijderd, waarna het gezuiverde water wordt geloosd op oppervlaktewater. Standaard afvalwaterzuiveringsprocessen zijn niet specifiek gericht op het verwijderen van bacteriën en virussen van het water, hoewel deze wel deels verwijderd worden als bijeffect.
Binnen AWARE, een samenwerking tussen Duitsland, Nederland, Roemenië en Zweden, was het hoofddoel om te onderzoeken of mensen die op RWZIs/AWZIs werken en mensen die in de buurt wonen van een RWZI/AWZI een verhoogde kans hebben om ARB/ARGs bij zich te dragen omdat ze blootgesteld worden aan besmet water of lucht. Daarnaast had AWARE als doel te bepalen in welke mate zuiveringsinstallaties ARB/ARGs verwijderen uit afvalwater, en daarmee hun effect op verspreiding van ARB/ARGs naar het milieu, en om te onderzoeken of RWZIs/AWZIs mogelijk functioneren als een ‘katalysator’ van antibioticaresistentie, door een omgeving te bieden die selectieve uitgroei van antibioticaresistentie en zelfs het ontstaan van nieuwe ARB/ARGs mogelijk maakt.
De kern van het project was een monsternamecampagne die werd uitgevoerd in Duitsland, Nederland en Roemenië, waarin ontlasting en RWZI/AWZI omgevingsmonsters zijn verzameld. Deelnemers aan het onderzoek waren medewerkers van RWZIs/AWZIs en een controlegroep bestaande uit mensen die in de omgeving van dezelfde RWZIs/AWZIs wonen, maar minstens op 1km afstand. In Duitsland en Roemenië deden daarnaast ook mensen mee die heel dicht in de buurt (minder dan 300 m) wonen van RWZIs/AWZIs.
Deelnemers is gevraagd een ontlastingsmonster in te leveren en een digitale enquête in te vullen. Tegelijkertijd zijn omgevingsmonsters verzameld op Duitse, Nederlandse en Roemeense RWZIs/AWZIs. Deze bestonden voor elke RWZI/AWZI uit een monster van het ongezuiverde en gezuiverde afvalwater, twee tussenproducten en twee monsters van het oppervlaktewater waarop het behandelde afvalwater wordt geloosd. De enquêtes waren opgesteld om te achterhalen op wat voor manieren deelnemers mogelijk in contact komen met ARBs. Voor medewerkers van RWZIs/AWZIs, waren ook vragen toegevoegd om inzicht te krijgen in het type en de duur van werkzaamheden op de zuiveringsinstallaties, en of en hoe vaak ze beschermende kleding (zoals handschoenen en mond- en neusmasker) dragen. Informatie over de typen zuiveringsprocessen op de onderzochte installatie werd verkregen door middel van een enquête die is ingevuld door een beheerder of ander personeelslid. Ontlasting en omgevingsmonsters zijn geanalyseerd op de aanwezigheid van twee typen antibioticaresistente bacteriën: ESBL-producerende E. coli (of: ESBL-EC) en carbapenemase-producerende Enterobacteriaceae (of: CPE) gebruikmakend van kweektechnieken. Daarnaast worden de monsters geanalyseerd voor wat betreft metagenomen en resistomen met behulp van metagenomic sequencing en qPCR. Data verkregen door middel van kweek en moleculaire analyses van ontlasting en de data uit de enquêtes zijn gebruikt om met behulp van epidemiologische analyses de beroepsmatige en omgevingsgerelateerde gezondheidseffecten van de nabijheid van RWZIs/AWZIs vast te stellen. Daarnaast worden wiskundige modellen ontwikkeld om risico’s te schatten van blootstelling via water of lucht, gebaseerd op kwantitatieve data verzameld binnen dit project aangevuld met literatuurdata. De data verkregen door kweek en moleculaire analyses worden ook gebruikt om de mate van verwijdering van ABR/ARGs tijdens zuiverin
De toename van infecties met antibioticum resistente bacteriën heeft grote gevolgen voor het behandelen van deze infecties. Rioolwaterzuiveringsinstallaties (RWZIs) zijn bekende ‘hot spots’ voor de verspreiding van resistente bacteriën vanuit de mens naar het milieu. In dit project worden resistente bacteriën in RWZIs en rond RWZIs onderzocht. Daarvoor wordt in RWZI medewerkers bepaald of deze vaker drager zijn van specifieke resistente bacteriën en van resistentiegenen. In verschillende landen worden water en luchtmonsters rond RWZIs geanalyseerd. Verschillende processen voor afvalwaterbehandeling worden vergeleken, en hun effectiviteit voor de verwijdering van antibioticaresistentie wordt in kaart gebracht. Daarmee wordt inzicht in mogelijke maatregelen verkregen die de overdracht van antibioticaresistentie kunnen verminderen.