La sorprendente verità: il sequenziamento genetico svela una fonte inaspettata di patogeni dell'acqua di inondazione.

Un'immagine della NASA contenente dati visibili e infrarossi rivela la presenza di materia organica disciolta - compresi potenziali patogeni resistenti agli antibiotici - nelle vie d'acqua lungo la costa della Carolina del Nord dopo l'uragano Florence. Crediti: NASA

La ricerca smentisce le precedenti convinzioni sulle fonti di contaminazione da Salmonella in Carolina del Nord, indicando i fiumi e i torrenti invece delle aziende suinicole, e richiede strategie riviste di controllo delle malattie.

I ricercatori riportano sulla rivista Geohealth che i fiumi e i torrenti locali sono stati la fonte della contaminazione da Salmonella enterica lungo la costa della Carolina del Nord dopo l'uragano Florence nel 2018 - non l'elevato numero di aziende suinicole precedentemente sospettate nella regione.

Queste conclusioni hanno implicazioni critiche per il controllo della diffusione di malattie causate da patogeni resistenti agli antibiotici dopo gli eventi di alluvione, in particolare nelle regioni costiere dei paesi in via di sviluppo che sono fortemente colpiti dall'aumento delle tempeste tropicali.

Lo studio, condotto dalla professoressa Helen Nguyen dell'Università di Illinois Urbana-Chamapaign e dal dottorando Yuqing Mao, delinea la presenza e l'origine di S. enterica da campioni ambientali della Carolina del Nord costiera utilizzando il tracciamento genetico.

Lo studente di dottorato Yuqing Mao, a sinistra, e la professoressa Helen Nguyen. Crediti: UIUC

"Le infezioni causate da patogeni resistenti agli antibiotici sono responsabili di circa 2,8 milioni di malattie umane e 36.000 morti all'anno solo negli Stati Uniti", ha detto Nguyen. "Queste infezioni si diffondono facilmente in tutto il mondo e rappresentano un grande onere per i sistemi sanitari in crescita, ma possono essere prevenute mediante la mitigazione".

Lo studio afferma che poiché spesso si trovano marcatori genetici fecali umani e animali nelle acque alluvionali, comunemente si presume che le fonti di acque reflue, i sistemi settici e le aziende zootecniche siano responsabili della diffusione di batteri resistenti agli antibiotici e di materiale genetico nell'ambiente. Tuttavia, non esistono studi noti che abbiano identificato in modo conclusivo i punti di contaminazione.

"La Carolina del Nord costiera è un'ottima area di studio perché vi è una grande concentrazione di aziende suinicole e sistemi settici privati, e le inondazioni costiere causate dalle tempeste tropicali sono abbastanza comuni", ha detto Nguyen.

Tre settimane dopo l'uragano Florence, il team di Nguyen ha raccolto 25 campioni d'acqua da corpi idrici a valle delle aziende suinicole in aree di produzione agricola della Carolina del Nord, 23 dei quali contenevano batteri S. enterica.

"Abbiamo analizzato marcatori genetici in galleggiamento libero - cromosomi e plasmidi - utilizzando sequenziamento dell'intero genoma ad alta fedeltà e abbiamo scoperto che S. enterica nei campioni raccolti dopo l'uragano Florence non proveniva dagli animali o dal letame", ha detto Nguyen.

Il team ha tracciato geneticamente l'origine dei batteri ai numerosi fiumi e torrenti locali dell'area, il che significa che questi patogeni si sono già insediati nell'ambiente naturale.

"Con il cambiamento climatico che porta temperature più calde - in cui i batteri prosperano - e possibilmente tempeste tropicali più grandi e frequenti, l'importanza delle nostre scoperte deve essere compresa dai ricercatori e dai responsabili delle decisioni", ha detto Nguyen. "Le acque reflue agricole e umane non dovrebbero essere l'unica fonte considerata quando si progettano piani di mitigazione per prevenire la diffusione di batteri patogeni dopo gli uragani".

Il team di Nguyen prevede di estendere questa ricerca oltre le regioni costiere e sta collaborando con altri ricercatori del campus per studiare la diffusione di patogeni dalle feci delle oche del Canada in Illinois.

Riferimento: "Local and Environmental Reservoirs of Salmonella enterica After Hurricane Florence Flooding" di Yuqing Mao, Mohamed Zeineldin, Moiz Usmani, Antarpreet Jutla, Joanna L. Shisler, Rachel J. Whitaker e Thanh H. Nguyen, 3 novembre 2023, GeoHealth. DOI: 10.1029/2023GH000877

Hanno contribuito a questo studio anche ricercatori dell'Istituto per la biologia genomica Carl R. Woese, del College di medicina Carle Illinois e dell'Università della Florida.

Questo studio è stato supportato dall'IGB, dal Grainger College of Engineering, dalla Fondazione Allen e dall'EPA.