Verunreinigung von Badegewässern und Schalentieren durch Fäkalien: So identifizieren Sie die Quellen
Einige dieser Mikroorganismen können für den Menschen krankheitserregend sein und daher nicht nur Schwimmer, sondern auch Muschelkonsumenten krank machen. Tatsächlich ernähren sich Muscheln – Austern, Muscheln oder Venusmuscheln – von Plankton: Sie filtern und konzentrieren so die im Wasser vorhandenen Bakterien und Viren.
Die meisten dieser pathogenen Mikroorganismen sind fäkalen Ursprungs. Sie stammen aus dem Verdauungstrakt von Menschen und Tieren, wie Salmonellen, bestimmte Campylobacter Escherichia coli (E coli), die pathogen sein können, oder menschliche Darmviren wie Noroviren, die bekanntermaßen Infektionserreger sind oder Lebensmittelvergiftung.
Im Jahr 2021 waren 8,3 % der gemeldeten kollektiven lebensmittelbedingten Erkrankungen (TIAC) auf den Verzehr von Schalentieren zurückzuführen. Als Ursache werden enterische Viren vermutet 75 % davon.
Diese pathogenen Mikroorganismen werden häufig durch anthropogene Einleitungen vorgelagert in Küstengewässer gebracht. Sie wurden zum Beispiel gefunden in Küstengebiete und ihre Wassereinzugsgebiete in Frankreich.
Das Risiko einer Kontamination von Küstengewässern durch diese pathogenen Mikroorganismen lässt sich aufgrund ihrer großen Vielfalt, ihrer oft geringen Anzahl sowie des Kosten- und Zeitaufwands für diese Analysen nicht durch ihre direkte Forschung abschätzen.
Quellen für Bakterieneinträge in der Küstenzone. ifremer, Zur Verfügung gestellt vom Autor
Auf der Suche nach Bakterien
Auf internationaler Ebene wurde außerdem eine Alternative zur Bewertung der Hygienequalität von Oberflächengewässern und Schalentierbeständen eingeführt. Es besteht in der Erforschung und Quantifizierung bakterieller Indikatoren für eine fäkale Kontamination: E coli und Darm-Enterokokken durch Kultur, die auf das Vorhandensein einer fäkalen Verschmutzung und damit auf das mögliche Vorhandensein pathogener Mikroorganismen hinweisen.
Um die menschliche Gesundheit zu schützen, ist gemäß den europäischen Vorschriften die Einstufung von Badebereiche (während der Badesaison), Anbaugebiete (Muschelzuchtgebiete, ganzjährig überwacht) und Küstenfischereigebiete basiert auf der Erforschung und Quantifizierung dieser Indikatoren in Gewässern oder Schalentieren.
Hohe Konzentrationen dieser Indikatoren können zur Herabstufung oder Schließung dieser verschiedenen Gebiete führen und erfordern die Reinigung von Schalentieren aus Schalentieranbaugebieten oder deren Umschichtung vor ihrer Vermarktung.
Die Klassifizierung der Badegewässer im Jahr 2022 in Europa zeigt, dass die Frankreich liegt auf Platz 21ᵉ, wenn wir den Parameter „Anteil des Wassers mit ausgezeichneter Qualität“ berücksichtigen.. Von den 2074 Badegebieten im Meerwasser und den 1296 Badegebieten im Süßwasser, die in Frankreich überwacht wurden, wurden 77,9 % bzw. 73,2 % der Badegebiete als ausgezeichnete Qualität und 97,0 % bzw. 89,3 % als ausreichende Qualität eingestuft, wobei sich die sanitären Anlagen leicht verschlechterten Qualität des Wassers da 2019.
Identifizierung von Quellen fäkaler Kontamination
Um die Hygienequalität von Wasser und Schalentieren zu verbessern, müssen vorbeugende und heilende Maßnahmen ergriffen werden, um die fäkale Verschmutzung zu begrenzen. Auch die Diskriminierung und Priorisierung von Kontaminationsquellen sind zu Prioritäten geworden.
Austerntische in einem Muschelzuchtgebiet. Aouregan Terre-Terrillon, Ifremer, Zur Verfügung gestellt vom Autor
Um mikrobiologische Belastungen und deren Ursprung zu identifizieren, ist der erste Schritt die Beurteilung der Belastung durch E coli Wasser und Schalentiere in dem betreffenden Gebiet, aber auch weiter flussaufwärts in den Flussgewässern der Wassereinzugsgebiete, die sie beeinträchtigen könnten. Der zweite Schritt besteht darin, den Ursprung dieses Indikators für fäkale Kontamination zu ermitteln.
Um die Quellen dieser Bakterien zu identifizieren, verwenden wir Methoden, die unter dem Begriff zusammengefasst sind Verfolgung mikrobieller Quellen (MST oder mikrobielle Quellenverfolgung, TSM).
Bei Ifremer verfolgen wir seit 2005 den Ansatz, der auf der Suche nach mikrobiologischen Markern basiert, die durch Genamplifikation (die mittlerweile berühmte quantitative PCR) auf die DNA von Bakterien abzielen, und entwickeln oder verwenden Bakterienmarker, die mit einer präzisen Kontaminationsquelle in Verbindung gebracht werden: zum Beispiel Schwein , Wiederkäuer (Rinder und Schafe), Wildvögel und neuerdings auch Robbenmarker.
Hier erfahren Sie zum Beispiel, wie die Schweinemarker, genannt Pig2Bac, wurde entwickelt. Er war international validiert und wurde in zahlreichen Studien sowohl in Frankreich als auch in anderen Ländern verwendet.
Wir haben zunächst eine große Menge Schweinekot und Gülle aus Schweinehaltungsbetrieben in Frankreich gesammelt. Wir extrahierten die bakterielle DNA daraus und amplifizierten dann die DNA-Sequenzen, die Bakterien der Ordnung Bacteroidales entsprechen, die für einige von ihnen als die meisten anaeroben Bakterien der Darmflora von Warmblütern und Menschen ausgewählt wurden. Sie sind spezifisch für a Wirt (hier Schwein) und vermehren sich nicht in der Umwelt.
Anschließend verglichen wir diese Sequenzen mit anderen Sequenzen von Bakterien derselben Ordnung, die jedoch in anderen Quellen identifiziert wurden: Menschen, Rinder und Vögel.
Methode zur Identifizierung von Kotquellen mithilfe genetischer Marker. In dieser Abbildung sind die im letzten Schritt identifizierten Kotquellen beispielsweise Menschen und Schweine. Michèle Gourmelon und Elsa Couderc, inspiriert von Nshimyimana et al., Water Research 2017, erstellt mit Piktochart, CC BY-SA
Auf diese Weise wurden Sequenzen von Bakterien identifiziert, die speziell bei Schweinen vorkommen. Anschließend wurden PCR-Primer entworfen, die auf diese Sequenzen abzielen. Anschließend haben wir überprüft, dass der Schweinemarker in Proben aus Schweinen positive Ergebnisse lieferte (Bewertung der Sensitivität) und in Proben anderer Herkunft negative Ergebnisse lieferte (Bewertung der Spezifität). Damit haben wir gezeigt, dass dieser Marker eine Sensitivität von 100 % und eine Spezifität von 99 % aufweist. Diese sehr guten Ergebnisse ermöglichten daher die Validierung dieses Markers für Schweinekontamination.
Damit ein Marker jedoch relevant ist, muss er in Gewässern eine ähnliche Beständigkeit aufweisen wie der Indikator E coli. Wir haben daher im Labor mehrere Tage lang die Konzentrationen des Pig2Bac-Markers überwacht E coli in künstlich mit Schweinegülle verunreinigtem Süß- und Meerwasser. Dieser Marker und andere, die wir ebenfalls getestet haben, hielten im Wasser im Allgemeinen etwas kürzer durch. dass E coli gezählt nach Kultur : Es würde daher eher auf eine kürzlich erfolgte fäkale Kontamination abzielen. Es ist jedoch wichtig zu berücksichtigen, dass die variablen Bedingungen von Temperatur, Salzgehalt und Sauerstoffanreicherung des Wassers einen Einfluss auf die Persistenz dieser Bakterien haben und dass es schwierig ist, diese Ergebnisse auf die Forschung in der natürlichen Umgebung zu übertragen.
Es werden sowohl dieser Marker als auch solche aus anderen Quellen verwendet in wissenschaftlichen Studien und routinemäßig von Wasseranalyselaboren durchgeführt, um den Anforderungen von Wassermanagern gerecht zu werden.
Um die Ergebnisse der Quellenidentifizierung sicherer zu machen, können wir nur empfehlen, mehrere Ziele parallel aus derselben Quelle und aus verschiedenen Quellen zu durchsuchen. in diesem Fall sprechen wir vom Einsatz einer „TSM-Toolbox“ bzw MST-Toolbox. Bacteroidales-Marker und chemische Verbindungen, Fäkalienstanole, haben daher interessante Ergebnisse geliefert. beim Tracking über mehrere Websites hinweg.
Die mitochondriale Marker die direkt auf die DNA des Wirts abzielen, können auch Darmviren und bestimmte Bakteriophagen oder Bakterienviren sowie aufgenommene chemische Verbindungen wie Koffein und Medikamente in der menschlichen oder veterinärmedizinischen Gesundheit verwenden.
Außerdem können wir Vergleichen Sie Bakteriengemeinschaften in Quellen und die Behandlungsräume. Fluten durch Hochdurchsatz-Sequenzierungsmethoden.
Die Vorgehensweise Verfolgung mikrobieller Quellen wird weiterhin durch die Beschreibung und Validierung neuer Marker sowie durch die Integration der neuesten technologischen Entwicklungen bereichert die gesuchten Agenten besser gezielt ansprechen. Diese Entwicklungen und die Integration neuer Methoden können die Identifizierung von Quellen fäkaler Kontamination in der Umwelt und damit letztendlich die Qualität von Wasser und Schalentieren nur verbessern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es für die ordnungsgemäße Verwendung von Markern und die korrekte Identifizierung von Quellen unerlässlich ist: das Untersuchungsgebiet zu kennen, in dem sie gesucht werden; den Einfluss von Faktoren wie Regenfällen zu berücksichtigen, die die Umweltverschmutzung verstärken können; auf die Flüsse zurückgreifen, bei denen festgestellt wurde, dass sie die Badestelle oder das untersuchte Muschelgebiet beeinträchtigen könnten; möglichst mehrere komplementäre Marker zuzuordnen und in mehreren Proben, die an derselben Stelle und in den Gewässern flussaufwärts unter unterschiedlichen Bedingungen entnommen wurden, nach ihnen zu suchen, anstatt eine einfache einmalige Suche mit geringer Unterscheidungskraft durchzuführen.
Michele Gourmelon, Mikrobiologe, ifremer
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