Zhodnocení účinnosti eliminace genů antibiotické rezistence při čištění odpadních vod na ČOV

Bc. Peter Kuchta

Master's thesis

Evaluation of effectiveness of elimination of antibiotic resistance genes in wastewater treatment at WWTP

Abstract:

Antibiotická resistence je závažná výzva pro moderní medicínu a oblast ochrany veřejného zdraví. Kromě přímého šíření rezistentních infekcí díky blízkému kontaktu lidí, především v nemocnicích, existují i jiné rozmanité způsoby přenosu. Geny antibiotické resistence jsou spolu s antibiotiky vypouštěny odpadní vodou do říčního ekosystému, čímž se u lidí zvyšuje riziko infekce patogenem nesoucím geny pro rezistenci k antibiotikům. Čistírny odpadních vod si vysloužili největší pozornost kvůli vysoké koncentraci většiny faktorů zodpovědných za množení a šíření antibiotické rezistence. Pro zajištění prvotního regionálního monitoringu genů antibiotické rezistence v procesu čistění odpadních vod a zhodnocení účinnosti jejích eliminaci nebo naopak zmnožení, byly odebrány vzorky z čistírny odpadních vod v Brně-Modřicích a jejího okolí. Odběry probíhali v průběhu jednoho roku s měsíční frekvenci. Výzkum zahrnoval kvantifikaci 8 genů antibiotické rezistence, první třídu genu integrázy a bakteriální 16S ribosomální RNA. Kvantitativní PCR prokázala stabilní přítomnost všech sledovaných genů v bezprostředním okolí čistírny odpadních vod ve vzorkách tekoucí vody a sedimentu. Rozdíly v relativních koncentracích byly prokázané mezi vzorky z přítoku do čistírny a na její výpusti, co naznačuje eliminaci všech sledovaných genů v procesu čistění. Koncentrace genů v tekoucí vodě recipientu řeky nad a pod výpustí stejně prokázaly, že i přes vysokou účinnost ČOV dochází k obohacování životního prostředí o geny antibiotické rezistence.

Abstract:

Antibiotic resistance is a serious challenge for modern medicine and public health protection. Besides the direct spread of antibiotic resistant infections in urban environment, especially in hospitals, there are other diverse ways of the spread. Antibiotic resistance genes along with antibiotics are released into the environment by wastewater generating risk for spreading resistant pathogen back to human population. Wastewater treatment plants gained the most attention due to high concentration of all factors inducing emergence of antibiotic resistance. To take part in primary monitoring of antibiotic resistance genes in wastewater treatment process and to evaluate their elimination or multiplication, the samples from wastewater treatment plant in Brno-Modřice were collected. The collection was taking place in one year period with one month frequency. Observation included 6 antibiotic resistance genes, bacterial 16S ribosomal RNA and class 1 integrase genes. Quantitative PCR showed the presence of all selected genes in the surrounding of the WWTP from samples of surface water and sediment. Significant difference in relative concentrations between influent and effluent of the WWTP suggests possible elimination of all selected genes during the process of wastewater treatment. However, concentrations monitored in surface water upstream and downstream of effluent still proved the enrichment of antibiotic resistance genes in the environment.

Keywords

antibiotika, geny rezistence, odpadní voda, multi-rezistence, veřejné zdraví, bakterie, qPCR, sediment, antibiotic, resistance genes, wastewater, multidrug resistance, public health, bacteria

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 6. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 14. 7. 2021
• Supervisor: Mgr. Iva Buriánková, Ph.D.
• Reader: RNDr. Stanislava Králová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Microbiology / Microbiology