Antimikrobiální rezistence ve vodním prostředí: jakou roli hrají čistírny odpadních vod?

Antimikrobiální rezistence (AMR) se stále častěji sleduje i mimo klinické prostředí. Významným místem, kde se setkávají rezistentní bakterie, geny rezistence a zbytky antimikrobiálních látek, jsou komunální odpadní vody. Čistírny odpadních vod proto mohou představovat jak důležitou bariéru, tak zároveň místo selekce a dalšího šíření AMR do životního prostředí. Dlouhodobé sledování Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, v.v.i. (VÚV TGM, v.v.i.) ukazuje výskyt rezistentních kmenů Escherichia coli, genů rezistence i vliv různých způsobů čištění na jejich odstranění. 

Odpadní vody jako významná součást problematiky výskytu antimikrobiální rezistence (AMR) v prostředí

AMR není pouze problémem zdravotnictví. Vodní prostředí umožňuje šíření rezistentních bakterií a genů rezistence, které  se mohou dostávat do kontaktu s člověkem. Významnou roli v tomto procesu hrají čistírny odpadních vod (ČOV). Ty fungují jako kritická místa,  kde mohou vznikat vhodné podmínky pro selekci rezistentních bakterií, horizontální přenos genů rezistence na původně citlivé bakterie a potenciálně i pro vznik multirezistentních kmenů.

O ČOV se často hovoří jako o hotspotech pro šíření AMR ve vodním prostředí. Z hlediska lidského zdraví je významná zejména možná kontaminace pitných a koupacích vod, vod používaných pro zavlažování nebo plodin určených ke konzumaci. 

AMR v legislativě

Problematika AMR se postupně promítá do evropských regulatorních předpisů a monitorovacích strategií, např. do rámcové směrnice o vodách, směrnice o ochraně podzemních vod nebo předpisů týkajících se environmentálních norem kvality.

Zásadní změnu přináší také směrnice Evropského parlamentu a Rady (EU) 2024/3019 o čištění městských odpadních vod. Ta zavádí povinnost členských států pravidelně monitorovat AMR na ČOV v aglomeracích s počtem ekvivalentních obyvatel nad 100 000 a předpokládá vytvoření národních systémů spolupráce mezi orgány veřejného zdraví a sektorem čištění komunálních odpadních vod. Podrobnosti monitoringu, včetně harmonizované metodiky a minimální četnosti odběru vzorků, stanoví prováděcí akt Evropské komise.

Jak se AMR ve vodě stanovuje

K monitoringu AMR lze použít dva základní přístupy: kultivační metody, jež umožňují hodnotit fenotypovou citlivost vybraných izolovaných mikroorganismů vůči antibiotikům a molekulárně-biologické metody, které mapují rezistom a potenciál pro horizontální přenos a šíření genetické informace. V rámci studie VÚV TGM, v.v.i. byla použita kombinace obou. 

Ze vzorku vody byly izolovány kmeny  Escherichia coli, a u vybraných kmenů byla zjišťována jejich citlivosti vůči antibiotikům. U izolátů Escherichia coli byla citlivost hodnocena pomocí diskové difuzní metody vůči antibiotikům z několika relevantních skupin, například cefalosporinů, karbapenemů, aminoglykosidů, amfenikolů, nitrofuranů nebo sulfonamidů.

V rámci  molekulárně-biologických metod byla využita metoda  qPCR pro kvantifikaci genů rezistence.  

Molekulární analýza zahrnovala mimo jiné geny:

• intI1 – gen pro integrázu integronů třídy 1, používaný jako indikátor potenciálu šíření genů rezistence,
• aadA1 – rezistence k aminoglykosidům,
• ermB – rezistence k makrolidům,
• blaCTX-M1 – rezistence k β-laktamům,
• vanA – rezistence k vankomycinu,
• sul1 – rezistence k sulfonamidům,
• tetW – rezistence k tetracyklinům,
• blaKPC – rezistence ke karbapenemům.

Dlouhodobé sledování dvou velkých čistíren

Výzkumný tým se dlouhodobě věnuje monitoringu AMR v odpadních vodách. V rámci tohoto výzkumu, který probíhá nepřetržitě až do současnosti, provádí pravidelné měsíční odběry na dvou čistírnách odpadních vod s kapacitou přes 100 000 ekvivalentních obyvatel. Analyzuje vzorky z přítoku, odtoku i míst v recipientu nad a pod čistírnou, což umožňuje sledovat, jak se jednotlivé parametry AMR během procesu čištění mění a jak vyčištěné odpadní vody ovlivňují recipienty.

AMR u kmenů Escherichia coli

U vyizolovaných kmenů Escherichia coli byla nejčastěji zaznamenána rezistence vůči:

• gentamicinu,
• fosfomycinu,
• cefotaximu,
• cefuroximu.

Současně se v analyzovaných vzorcích objevovaly multirezistentní kmeny i klinicky významné typy rezistence. Podíl kmenů Escherichia coli produkujících širokospektré β-laktamázy (ESBL-EC) se podle prezentovaných výsledků pohyboval přibližně mezi 1–2 %.

Abundance genů rezistence (ARG)

Mezi ARG dominovaly geny intI1, ermB, aadA1, tetW a sul1, přičemž četnost jejich výskytu byla podobná ve všech typech vzorků. 

Jedním z hlavních sledovaných parametrů byla účinnost odstranění ARG během čištění odpadních vod. Prvotní výsledky ukázaly, že průměrná účinnost odstranění genů rezistence dosahuje přibližně 1,75 řádu, zatímco u čistírny doplněné o UV dočištění přibližně 2,4 řádu. Nejúčinněji byl odstraňován gen ermB, přibližně o 2,75 řádu, respektive 2,9 řádu při UV dočištění. Naopak nejslabší odstranění bylo zaznamenáno u genu sul1, přibližně o 1,25 řádu a při UV dočištění kolem 1,7 řádu. Porovnání obou čistíren naznačilo pozitivní vliv UV dočištění na absolutní množství sledovaných genů rezistence. 

Situace je ale složitější při přepočtu na celkovou bakteriální populaci. Po normalizaci na gen pro 16S rRNA byl ve vyčištěné odpadní vodě zaznamenán mírný nárůst abundance především u genů sul1, aadA1 a intI1. Tento jev může souviset se změnou složení mikrobiální populace, ale i s rozdílným odstraňováním jednotlivých skupin mikroorganismů. To ukazuje, že pouhé sledování absolutních koncentrací nemusí vždy dostatečně popsat změny struktury rezistomu během čištění.

České výsledky odpovídají evropským pozorováním

Součástí výzkumu bylo také zapojení do pracovní skupiny Eionet zaměřené na AMR v povrchových vodách. Porovnávání výsledků analýz vzorků z přítoků a odtoků čistíren s říčními profily nad a pod čistírnami umožnilo nahlédnout na stav výskytu AMR ve vodním prostředí napříč různými evropskými zeměmi. Prezentované výsledky z českého monitoringu byly podle autorů v zásadě srovnatelné s evropskými daty.

Monitoring AMR se stane stále důležitější součástí vodního hospodářství

Čistírny odpadních vod představují významnou bariéru pro šíření antimikrobiální rezistence do vodního prostředí. Během čištění dochází ke snížení množství rezistentních bakterií i genů rezistence, účinnost jejich redukce se však liší podle konkrétního ukazatele a použité technologie. Část rezistentních bakterií a genů rezistence přetrvá i ve vyčištěné odpadní vodě a je odváděna do recipientu. S postupným zaváděním evropské legislativy bude proto narůstat význam standardizovaného monitoringu.

Získaná data mohou pomoci lépe pochopit nejen účinnost jednotlivých technologií čištění, ale také skutečný význam čistíren odpadních vod v celkovém environmentálním koloběhu antimikrobiální rezistence.

Registrujte se na letošní ročník konference CZEPAR - Antibiotická rezistence v ČR: Jak společně zastavit nezastavitelné. Registrace je možná do 23. října. Abstrakty pro posterové příspěvky je možné zasílat rovněž do 23. října 2026.

CZEPAR: Pozvánka na konferenci CZEPAR 2026