[論文レビュー] Tracking Carbapenem-Resistant Pathogens in Hospital Wastewater: the focus on Acinetobacter baumannii and Pseudomonas aeruginosa

Magdalena Męcik, Kornelia Stefaniak+6 more|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2026

Antibiotic Resistance in Bacteria被引用数 0

ひとこと要約

本研究はポーランド全土の病院廃水を対象にCRPAとCRABをマッピングし、CRPAの広範な存在、CRABの多様な遺伝型、耐性遺伝子と廃水の物理化学特性および抗生物質濃度との関連を明らかにした。

ABSTRACT

Carbapenem-resistant Pseudomonas aeruginosa (CRPA) and Acinetobacter baumannii (CRAB) represent a major clinical and epidemiological challenge and pose a growing threat to public health and the environment. Accordingly, CRPA and CRAB were investigated in hospital wastewater (HWW) collected during winter and summer 2024 from 64 healthcare facilities across all 16 Polish voivodeships. To our knowledge, this study constitutes the first nationwide, large-scale assessment in Poland of carbapenem resistance in these high-risk pathogens in hospital wastewater. The study aimed to determine the prevalence of carbapenem-resistant bacteria (CRB) in HWW discharged into the public sewer system and municipal wastewater treatment plants (WWTPs). In addition, associations between CRB prevalence, hospital geographic location, and sampling season were analyzed to identify spatial and temporal patterns of carbapenem resistance (CR). Carbapenem-resistant P. aeruginosa were predominant in all studied regions. Carbapenem-resistant A. baumannii were identified in a smaller percentage of samples and were characterized by greater genotypic diversity. The ERIC-PCR assay confirmed the presence of both closely related strains and unique genetic profiles, which suggests that CRB emissions into the environment have a complex character. The statistical analysis revealed significant relationships between CRB counts, the physicochemical parameters of HWW, and antibiotic concentrations in HWW samples. In addition, the tested samples harbored many antibiotic resistance genes (ARGs), which confirms that HWW is a significant reservoir of mobile genetic elements (MGEs) involved in the spread of antibiotic resistance. The results of the study indicate that HWW should be rigorously monitored and managed to minimize risks to public health and environment.

研究の動機と目的

• ポーランド全土の公共下水道系統および自治体廃水処理場へ排出される病院廃水におけるカルバペネム耐性細菌の prevalence を評価する。
• CRPAおよびCRABの種分布を特徴づけ、地理的・季節的（2024冬 vs夏）のパターンを評価する。
• CRBカウントと廃水の物理化学パラメータおよび抗生物質濃度との関連を評価する。
• 分子型による遺伝的多様性と可動性を特定し、ARG/MGEの有無を通じて環境内拡散の潜在性を推定する。

提案手法

• 冬季および夏季2024年にポーランド16自治体の64の医療施設から病院廃水サンプルを収集する。
• 適切な微生物学的・分子生物学的方法（CRPAおよびCRABの検出と特徴づけ、遺伝型解析にはERIC-PCRを用いる）を用いて同定・特徴づけを行う。
• CRBの有病率と地理的所在、季節、廃水の物理化学パラメータとの関連を分析する。
• 抗生物質耐性遺伝子（ARG）および可動性遺伝要素（MGE）のサンプルスクリーニングを行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ポーランド全土の病院廃水におけるカルバペネム耐性のPseudomonas aeruginosaおよびAcinetobacter baumanniiの有病率はどの程度か。
• RQ2 CRBのカウントは病院の地理的位置および採取季節と関連しているか。
• RQ3 廃水の物理化学パラメータと抗生物質濃度はCRB有病率と相関しているか。
• RQ4 病院廃水中のCRB株の遺伝型多様性とARG/MGEの有無はどうか。

主な発見

• CRPAはポーランド全地域で支配的であった。
• CRABはサンプルの小さな割合で同定されたが、遺伝型の多様性は大きかった。
• ERIC-PCRは近縁なCRBプロファイルと独自のプロファイルを示し、環境排出が複雑であることを示唆した。
• 統計分析はCRBカウントと廃水の物理化学パラメータおよび抗生物質濃度との有意な関係を示した。
• サンプルには多数のARGが確認され、病院廃水が耐性拡散に関与するMGEの貯蔵源であることを裏付けた。
• 結果は公衆衛生と環境リスクを緩和するための病院廃水の厳格な監視と管理を支持する。