Understanding and modelling reservoirs, vehicles and transmission of ESBL-producing Enterobacteriaceae in the community and long term care facilities

Infections with antibiotic resistant bacteria, for example an urinary tract infections, are difficult to treat. Because of this, antibiotic resistance is an important public health threat. In Europe, the ESBL-producing gut bacteria (ESBL-G), are the most important cause of such infections, with around 400.000 cases per year. 5% of the Dutch inhabitants carries ESBL-G, while outside the Netherlands percentages are often much higher. Most people carry ESBL-G unnoticed, which hampers the prevention of spread of these bacteria in the population.

Aim

This project studied the spread of ESBL-G in 71 households, and 6 long term care facilities in Western-Europe. The role of food, surfaces, and wastewater was also assessed.

Methods

The genetic code of ESBL-D was determined to assess if certain variants of ESBL-G were more prevalent amongst humans. Secondly, the genetic code was used to assess if loose genetic elements, encoding for antibiotic resistance, were exchanged between bacteria. If so, this exchange would lead to additional spread of antibiotic resistance within households and long term care facilities.

Results

The most important conclusions of this research project were: (i) ESBL-G transmission within households and long term care facilities was frequent. Cleaning and general hygiene are effective measures to prevent the spread of ESBL-G. (ii) Transmission of ESBL-G through food was rare. (iii) Evidence was found for exchange of genetic material encoding for antibiotic resistance between bacteria. More research is needed to quantify the role of this within the spread of ESBL-G.

The most important findings about households

Most household members of a known ESBL-positive household member also carried ESBL-G during the study period. Care-assistance was associated with an additional risk to become ESBL-positive. Advice for hygiene, for example during care-activities, to households with a known ESBL-positive household member, could potentially be useful for prevention of ESBL-G transmission.

The most important findings about long term care facilities

ESBL-G was present in all long term care facilities. However, transmission occurred mostly in the 2 participating Spanish facilities. ESBL-G was additionally more often found on frequently touched surfaces of the Spanish facilities. Thorough cleaning and general hygiene are important to prevent the spread of ESBL-G in long term care facilities.

The most important findings about food and wastewater

ESBL-G mostly spreads through human-to-human transmission. Transmission via food is likely rare. Wastewater potentially contributes to human-to-human spread of ESBL-G.

The most important findings about genetic codes

Evidence was found for exchange of genetic material encoding antibiotic resistance between bacteria. More research is needed to understand quantify how this exchange contributes to the human-to-human spread of ESBL-G.

Reports

Endreport

Samenvatting

Infecties met antibioticaresistente bacteriën, bijvoorbeeld een blaasontsteking, zijn moeilijk behandelbaar. Antibioticaresistentie is hierdoor een bedreiging voor de volksgezondheid. In Europa zijn de ESBL-producerende Darmbacteriën (ESBL-D) de belangrijkste veroorzakers, met jaarlijks zo’n 400.000 infecties. 5% van de Nederlanders is drager van ESBL-D. Buiten Nederland komen ESBL-D echter veel vaker voor. De meeste mensen dragen ESBL-D bij zich zonder er iets van te merken, hierdoor is de verspreiding onder de bevolking moeilijk te bestrijden. Dit project heeft onderzocht hoe ESBL-D zich verspreidde binnen 71 gezinnen en 6 verpleeghuizen afkomstig uit Nederland, Duitsland, Frankrijk, Zwitserland en Spanje. Hierbij is ook gekeken naar de rol van voedsel, oppervlakten van het verpleeghuis en afvalwater. Ook werd de genetische code van ESBL-D bepaalt. Ten eerste om te kijken of bepaalde varianten zich meer onder mensen verspreiden. Ten tweede om te kijken of losse genetische elementen tussen bacteriën worden uitgewisseld. Als dit zo blijkt te zijn leidt dit tot extra verspreiding van ESBL-D. De belangrijkste conclusies van dit onderzoek zijn dat ESBL-D zich vaak verspreidde binnen gezinnen en verpleeghuizen. Schoonmaak en algehele hygiëne zijn effectieve maatregelen om verspreiding van ESBL-D tegen te gaan. Verspreiding van ESBL-D via voedsel lijkt zeldzaam. Er is verder in dit project bewijs gevonden voor uitwisseling van genetisch materiaal tussen bacteriën dat codeert voor antibioticaresistentie. Meer onderzoek is nodig om te begrijpen hoe grote rol dit speelt in de verspreiding van ESBL-D.

Resultaten

Resistente bacterien vormen een steeds grotere bedreiging voor de volksgezondheid. Een van de meest voorkomende varianten vormen de zogenaamde ESBL-producerende Darmbacterien (ESBL-D). Deze ESBL-D komen veelvuldig voor in de voedselketen, in het buitenland en in zorginstellingen. Ze verspreiden zich ongemerkt in de bevolking. Dit onderzoek heeft tot doel om in kaart te brengen hoe ESBL-D zich verspreiden in het gezin en in verpleeghuizen waarbij de rol van voedsel en besmetting van afvalwater wordt meegenomen. De meest moderne technieken om de bacterien te karakteriseren worden ingezet en deze gegevens worden gebruikt om te modelleren hoe de verspreiding verloopt en hoe we deze effectief kunnen beheersen. De gegevens die uit dit project voortkomen moeten leiden tot een beter begrip van de verspreiding van resistente bacterien en hoe we deze verspreiding kunnen inperken. Wij willen de gezondheidszorgautoriteiten adviezen geven over beheersmaatregelen en de prioritering daarvan.

Features

Project number:

547001004
Duration: 100%
Duration: 100 %

2017

2021
Part of programme:
- JPIAMR
Related funding round:
3rd JTC Transmission Dynamics
Project lead and secretary:
Prof. dr. J.A.J.W. Kluytmans
Responsible organisation:
Universitair Medisch Centrum Utrecht