antibiotica(resistentie) in drinkwater

In Nederland zijn van de vier gezochte antibiotica twee antibiotica in uit oppervlaktewater gewonnen drinkwater aangetroffen. Sulphamethoxazol werd in 2001 in drie van de 41 watermonsters aangetroffen, in concentraties van 9-14 ng/L va) en in 2005/2006 in 10 van de 42  drinkwatermonsters in concentraties van 19-25 ng/L. Chlooramphenicol werd in 2001 niet en in 2005/2006 in 5 van de 42 drinkwatermonsters gevonden, in concentraties van 12-13 ng/L vb). Deze gegevens wijzen op een toename; een beeld dat in het zelfde RIVM-onderzoek ook bij de andere medicijnen naar voren kwam vb).
 
Op basis van een overzichtsstudie van 143 geselecteerde internationaal gepubliceerde artikelen werd in 2009 geconcludeerd dat relatief weinig onderzoek is gedaan naar antibiotica in drinkwater. Maar in 8 van de 143 studies werd naar antibiotica in drinkwater gezocht. In slechts 3 van de 8 studies werden antibiotica in drinkwater aangetroffen. Maar één enkele studie zocht naar metabolieten van antibiotica in drinkwater. Een knelpunt is volgens de onderzoekers dat de detectielimiet voor drinkwater laag moet zijn. De gevonden concentraties antibiotica liggen vaak onder de één nanogram/L. De in de studies aangetroffen concentraties antibiotica varieerden tussen de 0,3 en 5 ng/L. Het gemiddelde lag op 2 ng/L s). In de VS zijn bijvoorbeeld in (gechloreerd) drinkwater, naast sulfamethoxazol (3,0-3,4 ng/L), ook meerdere macroliden (1,4-4,9 ng/L) en quinolonen (1,2-4,0 ng/L) aangetroffen z).
 
In dit onderzoek uit de VS lagen de detectielimieten lager dan in het hierboven aangehaalde onderzoek door het RIVM uit 2001 en 2005/2006. De detectielimiet van het RIVM lag voor chlooramphenicol, lincomycine en sulfamethoxazol op 10 ng/L, en voor erythromycine op 50 ng/L. De in het Nederlands drinkwater gevonden concentraties lagen nabij de detectielimiet. De door het RIVM gebruikte analysemethodiek is daarom eigenlijk te grof voor het meten van microverontreinigingen in drink- en grondwater. Met een lagere detectielimiet zullen meer antibiotica in drinkwater gevonden worden.
 
resistentie
Naast antibiotica worden ook antibiotica resistente bacteriën in kraanwater aangetroffen. Meerdere studies uit verschillende landen laten zien dat het aantal multiresistente bacteriën in kraanwater hoger kan liggen dan in onbehandeld water k), zie het voorbeeld uit de VS hieronder a).


 
 
voorbeeld toename multi-resistentie in drinkwater
Reeds in 1981 ontdekte men in de VS dat gemiddeld 34% van de bacteriën die zich in het laboratorium uit drinkwater lieten kweken resistent zijn tegen meerdere antibiotica. Resistente bacteriën kwamen in drinkwater vaker voor dan in ongezuiverd water.
Ook waren bacteriën in drinkwater vaker resistent tegen meerder antibiotica tegelijk, dan in ongezuiverd (ruw) drinkwater: 18,6% in ongezuiverd drinkwater tegen 67,8% in gezuiverd en gechloreerd drinkwater. Twintig procent van de uit drinkwater gekweekte bacteriën was tegen drie of vier soorten antibiotica resistent.

Hoe wordt deze toename van meervoudig resistente bacteriën veroorzaakt? In leidingwater bevinden zich normaliter bacteriën. 95% van deze bacteriën bevindt zich in een zogenaamde “biofilm” tegen de binnenwand van de leidingen f). Daar kunnen ze zich tegen gevaren (bijvoorbeeld chloor) beschermen, zich vermenigvuldigen, maar ook resistentiegenen onderling uitwisselen. Bacteriën van verschillende soorten kunnen hun resistentiecodes via mobiele genenpakketjes (o.a. plasmiden) onderling uitwisselen. Op een plasmide zitten veelal codes tegen meerdere antibiotica en andere gifstoffen tegelijk (meervoudige resistentie of multi-resistentie). Vooral wanneer bacteriën onder stress leven wisselen zij plasmiden met resistentie-codes uit. In een Portugees onderzoek ontdekte men dat 11 van de 13 normaal in kraanwater voorkomende Sphingomonadaceae een hogere resistentie tegen bèta-lactam-antibiotica in kraanwater bezaten dan in onbehandeld water v). Ook bleken regelmatig in kraanwater voorkomende Acinetobacter-soorten in behandeld water meer resistent te zijn dan in onbehandeld water n). Bacteriesoorten die normaal in leidingwater voorkomen blijken als een bron of doorgeefluik van multi-resistentie te fungeren. In de biofilm bevinden zich ook ziekteverwekkende bacteriesoorten w). Ziekteverwekkende bacteriën kunnen daardoor resistentie opdoen in leidingwater.

multi-resistentie in de waterkringloop
Resistentie tegen antibiotica ontstaat in de darmen van mensen of dieren die antibiotica gebruiken. Hoe komen deze resistentiecodes dan weer in drinkwater terecht? Sinds men in staat is het DNA van bacteriën zichtbaar te maken, kunnen ook losse genen in water gedetecteerd worden. Doordat bepaalde resistentiepatronen onderscheiden kunnen worden, kan het lot van een resistentiepatroon in de waterkringloop vanaf de bron tot in de drinkwaterleiding gevolgd worden.
 

kringloop antibioticaresistentie
In een Duits onderzoek uit 2003 werden meervoudige resistente bacteriegenen aangetroffen in het afvalwater van een ziekenhuis. Zo maakte het vancomycineA-gen een bacterie volledig ongevoelig voor vancomycine, tetracycline en erythromycine; en gedeeltelijk ongevoelig voor ampicilline (62%), gentamycine (59%), imipenem (51%) en amoxicilline (33%). Zowel het vancomycineA-gen als het ampicillineC-gen werden ook aangetroffen in het slib van de rioolwaterzuiveringsinstallatie (rwzi) waar het ziekenhuis op loost; in het uitstroomwater (effluent) van de rwzi; in de rivier (de Rijn) waar de rwzi op loost; en in pijpleidingen van drinkwater dat 1 à 2 km stroomafwaarts uit het rivierwater wordt gemaakt.
 
Men kon niet telkens dezelfde bacteriën vinden. Veronderstelt wordt dat resistente bacteriën uit de darmen van patiënten die antibiotica gebruiken, hun resistentiegenen doorgeven aan bacteriën uit de rioolwaterzuivering. En dat deze bacteriën de codes vervolgens doorgeven aan bacteriën in het milieu, die de codes op hun beurt doorgeven aan bacteriën die in waterleidingen leven t).

Wat betekent dit voor de volksgezondheid?
Wat voor gevolgen heeft opname van resistente bacteriën via voedsel, drinkwater en lucht? Een Canadese studie zien dat 41% van de mensen die via drinkwater aan resistente E. coli bacteriën wordt blootgesteld resistente bacteriën bij zich dragen, tegen 25% die via deze route geen resistentie bacteriën binnenkrijgen c). De gezondheid van de dragers wordt hierdoor niet beïnvloed. In het voorbeeld uit de VS van hierboven lag het aantal meervoudig resistente bacteriën per 100 ml drinkwater (slechts) tussen de 40 en 70 stuks. Volgens de auteurs is het risico voor de bevolking hierdoor laag. Een uitzondering vormen volgens hen de patiënten die een antibioticumkuur volgen. Deze patiënten kunnen via het drinkwater met bacteriën geïnfecteerd worden die ongevoelig zijn voor het antibioticum. Ook mensen waarvan het immuunsysteem medicinaal onderdrukt wordt kunnen via deze weg met ziekteverwekkende bacteriën geïnfecteerd worden a).


va) Versteegh JFM et al 2003, Geneesmiddelen in drinkwater en drinkwaterbronnen, RIVM rapport 703719004/2003.
vb) Versteegh JFM et al 2007, Genesmiddelen in drinkwater en drinkwaterbronnen, RIVM rapport 703719016/2007.
s) Segura PA et al 2009, Review of the Occurrence of Anti-infectives in Contaminated Wastewaters and Natural and Drinking Waters, Environmental Health Perspectives 117(5)675-684.
z) Ye Z and HS Weinberg 2007, Trace Analysis of Trimethoprim and Sulfonamide, Macrolide, Quinolone, and Tetracycline Antibiotics in Chlorinated Drinking Water Using Liquid Chromatography Electrospray Tandem Mass Spectrometry, Anal. Chem. 79(3)1135–1140.
k) Dat drinkwaterzuivering een selectieve werking heeft op resistente bacteriën is bevestigd door onderzoek van o.a. Kolwzan B et al 1991 in Schwartz Th et al 2003, Detection of antibiotic-resistant bacteria and their resistance genes in wastewater, surface water, and drinking water biofilms, FEMS Microbiology Ecology 43:325-335; Xi Ch et al 2009, Prevalence of Antibiotic Resistance in Drinking Water Treatment and Distribution Systems, Applied and Environmental Microbiology 75(17) 5714–5718; Vaz-Moreira I et al 2011, Diversity and Antibiotic Resistance Patterns of Sphingomonadaceae Isolates from Drinking Water, Applied and environmental microbiology 77(16)5697-5706.
a) Amstrong JL et al 1981, Antibiotic resistant bacteria in drinking water, Applied and Environmental Microbiology, 42(2)277-283.
f) Flemming H-C et al 2002, Contamination potential of biofilms in water distribution systems, Water Sci. Technol. Water Suppl. 2:271-280.
v) Vaz-Moreira I et al 2011, Diversity and Antibiotic Resistance Patterns of Sphingomonadaceae Isolates from Drinking Water, Applied and environmental microbiology 77(16)5697-5706.
n) Narciso et al 2013, Diversity and antibiotic resistance of Acinetobacter spp. in water from the source to the tap, Appl Microbiol Biotechnol 97:329–340.
w) Wingender Jost and Hans-Curt Flemming 2011, Biofilms in drinking water and their role as reservoir for pathogens, International Journal of Hygiene and Environmental Health 214: 417–423.
c) Coleman BL et al 2012, The role of drinking water in the transmission of antimicrobial-resistant E. coli, Epidemiol. Infect. 140:633–642.
t) Schwartz Th et al 2003, Detection of antibiotic-resistant bacteria and their resistance genes in wastewater, surface water, and drinking water biofilms, FEMS Microbiology Ecology 43:325-335.

Foto’s: stg. Huize Aarde.