Mobiele menu

Discerning Environmental Pathways of Campylobacter Transmission (DEPiCT): An interdisciplinary framework for understanding the origins and spread of non-foodborne campylobacteriosis

Projectomschrijving

Campylobacter is de belangrijkste zoonotische verwekker van darminfecties bij mensen. De bacterie verspreid zich van dieren naar mensen via verschillende routes. Tot 80% van humane campylobacteriose gevallen zijn herleidbaar naar kip als bron, maar slechts 40% van deze gevallen kan worden toegeschreven aan het eten van kippenvlees. De verwachting is daarom dat veel Campylobacter infecties het resultaat zijn van transmissie via het milieu. Campylobacter is wijdverbreid in wilde vogels en oppervlaktewater, maar de transmissieroutes van Campylobacter vanuit het milieu naar de mens zijn grotendeels onbekend. Met behulp van microbiologische, genomische en epidemiologische methoden, zal dit project de oorsprong en verspreiding van Campylobacter in het milieu onderzoeken. Daarnaast zal het project de bijdrage van het milieu aan campylobacteriose kwantificeren en zullen transmissieroutes worden geïdentificeerd. Uiteindelijk zal dit project aanknopingspunten bieden voor interventiestrategieën.

Producten

Titel: Tracing the animal sources of surface water contamination with Campylobacter jejuni and Campylobacter coli
Auteur: Mulder AC, Franz E, de Rijk S, Versluis MAJ, Coipan C, Buij R, Müskens G, Koene M, Pijnacker R, Duim B, Bloois LVG, Veldman K, Wagenaar JA, Zomer AL, Schets FM, Blaak H, Mughini-Gras L
Magazine: Water Research
Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135420309568?via%3Dihub
Titel: Sources and transmission routes of campylobacteriosis: A combined analysis of genome and exposure data
Auteur: Mughini-Gras L, Pijnacker R, Coipan C, Mulder AC, Veludo AF, de Rijk S, van Hoek AHAM, Buij R, Muskens G, Koene M, Veldman K, Duim B, Graaf-van Bloois LV, van der Weijden C, Kuiling S, Verbruggen A, van der Giessen J, Opsteegh M, van der Voort M, Castelijn GAA, Schets FM, Blaak H, Wagenaar JA, Zomer AL, Franz E
Magazine: Journal of Infection
Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0163445320307337?via%3Dihub

Verslagen


Eindverslag

Campylobacter is de meest voorkomende veroorzaker van bacteriële gastro-enteritis en verspreidt zich van dieren via verschillende routes, inclusief het milieu, naar mensen. Met een integratieve benadering die genetische en epidemiologische gegevens koppelt bepaalde de onderzoekers dat pluimvee en runderen zijn de belangrijkste bronnen van Campylobacter-infecties bij de mens. Naast landbouwhuisdieren speelt ook transmissie vanuit huisdieren en via oppervlaktewater een rol. Wilde vogels en pluimvee, gevolgd door herkauwers, zijn de belangrijkste bronnen voor besmetting van oppervlaktewater met Campylobacter. Transmissie via het milieu lijkt vooral een rol te spelen bij Campylobacter vanuit runderen. Specifieke genetische kenmerken van Campylobacter zijn geassocieerd met specifieke bronnen maar er is geen verband tussen de genetische samenstelling en de ernst van de symptomen bij de mens. Alhoewel voedsel de belangrijkste bron voor Campylobacter-infecties speelt transmissie via het milieu een relevante rol waar rekening mee gehouden dient te worden.

Dit project heeft tot doel om de belangrijkste bronnen en verspreidingsroutes van Campylobacter in het milieu te identificeren en vervolgens de bijdrage hiervan aan de morbiditeit van humane campylobacteriose via verschillende transmissieroutes te bepalen. Dit onderzoek wordt op een integratieve manier aangepakt, waarbij genetische data (whole-genome-sequencing) van Campylobacter stammen zullen worden gekoppeld met state-of-the-art statistische en epidemiologische methoden. Het tweede jaar van het project markeerde de bijna-voltooiing van de database die in de komende analyses gebruikt zal worden. Monsters zijn verzameld van nagenoeg alle beoogde diersoorten en de omgeving (Tabel 1). Voor een klein deel van de monsters (5,4%) werd de data verzameling verstoord door de zeer hoge temperaturen en droogte die in het afgelopen jaar (2018) in heel Nederland werd waargenomen. Deze en nog eens 10% van de monsters zullen naar verwachting in de komende drie maanden worden verzameld zonder nadelige gevolgen voor de verdere voortgang van het project. Dankzij een samenwerking met de Nederlandse Voedsel- en Warenautoriteit (NVWA) en Wageningen Bioveterinary Research (WBVR) zijn anvullende Campylobacter-isolaten van verschillende diersoorten bemonsterd, zodat het totale aantal beschikbare sequenties momenteel 1337 bedraagt, in plaats van 1200 gepland in het project (Tabel 1). De genetische data en bijbehorende metadata zullen in de komende 24 maanden gebruikt worden voor bronattributie analyses binnen WP5 om de onderzoeksvragen van het project te kunnen beantwoorden.

Samenvatting van de aanvraag

Campylobacteriosis is the primary zoonosis in Europe, causing over 1.6 M cases and €76 M costs annually in the Netherlands alone (~17 M people). Most cases are caused by Campylobacter jejuni and C. coli, which are widespread in livestock and wildlife, providing many ways for human exposure beyond just food. Despite all the research and control efforts in the food chain, there is no significant decrease in human campylobacteriosis. Up to 80% of human campylobacteriosis cases can be attributed to the poultry reservoir, but only ~40% of poultry-borne cases are attributable to poultry consumption; thus, many poultry-borne Campylobacter strains infect humans via other routes. Campylobacter is often found in environmental sources like surface water, indicating recent contamination with (animal) fecal material, but its environmental routes are still largely unexplored. While Campylobacter survives poorly outside the host, there are some environmentally adapted strains that play a key role in the transmission between animals and humans via the environment. Surface water is a ‘sink’ that collects Campylobacter strains from different hosts whose relative contributions are largely unknown, though wild birds are thought to play a major role. However, the devastating H7N7 bird flu epidemic hitting the Netherlands in 2003 showed that even without a huge drop in poultry consumption, the massive poultry culling and closure of poultry abattoirs to contain the epidemic was associated with a 44-50% drop in human campylobacteriosis where these measures were enforced, suggesting a major role of the environment in human exposure to poultry-borne strains. Moreover, while studies show that poultry and wild birds are the most important contributors to Campylobacter surface water pollution, their contributions vary with the size of the poultry production. The environment may also act as a source of Campylobacter (re)colonization in livestock. As the environment seems to be a key player in Campylobacter epidemiology and the non-foodborne side of campylobacteriosis receives little attention despite its potential to provide new targets for Campylobacter control and research, this project will discern the origins and spread of Campylobacter strains contaminating the environment and will determine their contribution to human campylobacteriosis morbidity, as well as the underlying (non-foodborne) transmission routes. As a collaboration of 4 leading institutes in public, animal and environmental health in the Netherlands (RIVM, CVI, UU and Alterra WUR), we will collect and type with a gene-by-gene approach (whole-genome multilocus sequence typing, wg-MLST) over 1200 C. jejuni/coli isolates representative of the Dutch eco-epidemiological situation from human cases, surface water (agricultural ditches, recreational waters, wastewater outlets), animals (broilers, layers, beef/dairy cattle, sheep/goats, pigs, pets), and wild birds (Anseriformers, Charadriformes, Columbiformes, Suliformes) using both well-established surveillance systems and ad hoc sampling schemes. We will: (i) characterize genotypically the strains circulating in surface water, animals and humans; (ii) quantify the contribution of different wild bird, farm and companion animals to Campylobacter pollution in different surface water types, seasons and areas with varying human, livestock and wild bird densities; (iii) quantify the contribution of different animal reservoirs and surface water to human campylobacteriosis in different seasons and areas with varying human, livestock and wild bird densities to estimate both the fraction of human cases attributable to the environment and the relation between human cases and reservoir density; (iv) determine the evolutionary history and relations of Campylobacter strains in the environment, humans and animals to understand their diversity and ecology, identify source-specific genetic markers, examine the role of the environment in the emergence of pathogenic strains, and perform source attribution at a high resolution; (v) conduct combined source attribution and case-control analyses to identify risk exposures for human campylobacteriosis of environmental origin and its underlying transmission routes. By depicting the epidemiology of non-foodborne campylobacteriosis, this project will allow for the delineation of more holistic control strategies, including those preventing Campylobacter dissemination into the environment. Besides standard scientific outputs, the results of this project will be translated into practical action points and advices for regulatory authorities on how to tackle environmental campylobacteriosis. The project members host national/international Campylobacter reference labs and participate since many years in advisory groups for the Dutch Ministries of Health and Economic Affairs, as well as the poultry industry, so through these forums knowledge gained in this project will be translated into interventions.

Onderwerpen

Kenmerken

Projectnummer:
522003003
Looptijd: 100%
Looptijd: 100 %
2017
2022
Onderdeel van programma:
Gerelateerde subsidieronde:
Projectleider en penvoerder:
Dr. E. Franz
Verantwoordelijke organisatie:
RIVM