DOSSIER  
Aquarama 80 – juni 2018

Vechten tegen antibioticaresistentie

Hoe meer antibiotica worden gebruikt, hoe groter de kans op bacteriën die er resistent tegen zijn. David Cameron, de voormalige eerste minister van het Verenigd Koninkrijk, zei daaromtrent in 2016: “Als we niet optreden, gaan we de weg op van het bijna ondenkbare scenario waarbij antibiotica niet meer werken.” Daarom mogen antibiotica niet nodeloos worden gebruikt. Het blijkt dat op dat vlak vooral in de veehouderij efficiëntiewinsten te boeken zijn. De Antwerpse speerpunttechnologie, die vooruitloopt op wetgeving daaromtrent in afvalwater, moet daar een handje bij helpen.

Het eerste antibioticum, penicilline, is in 1928 ontdekt door Alexander Fleming. Sindsdien zijn er nog veel andere antiobiotica bekend geraakt. Ze hebben talloze levens gered. Maar hoe meer er gebruikt worden, hoe groter het risico op ongewenste neveneffecten. Denk daarbij vooral aan resistente bacteriën. Doctorandus Nick Sleegers, Universiteit Antwerpen: “In 2016 is een groot rapport uitgekomen, geschreven door Jim O’Neill in opdracht van de Britse overheid, over resistentievorming door antibibioticagebruik. Daaruit blijkt dat er veel aanwijzingen zijn dat het probleem in verband met toenemende resistentie van bacteriën tegen antibiotica, veel groter is dan verwacht. Uit het rapport bleek ook dat antibiotica toegediend aan dieren een heel belangrijke oorzaak zijn van het probleem. Zo raken residuen in voeding voor mensen, bijvoorbeeld via melk en vlees. Tevens is gebleken dat veel antibiotica via hun urine in afvalwater terechtkomt: afvalstromen van veeteeltbedrijven blijken zelfs een hotspot van antibiotica. Ook resistente bacteriën en resistentiegenen kunnen langs die wegen in de mens terechtkomen.”

Prof. dr. Karolien De Wael: “In de EU is in 2012 liefst 12.000 ton antibiotica gebruikt. 3.400 ton was bestemd voor mensen, bijna 8.000 ton voor dieren. Er is een regelgeving, bijvoorbeeld voor melk. Daar zijn normen vastgesteld, bijvoorbeeld: antibioticum x mag zich nog maximaal aan die concentratie in melk bevinden. Voor afvalwater is die regelgeving minder streng. Het bewustzijn groeit evenwel dat zo’n regelgeving nodig is.”

“Wanneer die er zal zijn, weten we niet”, verduidelijkt Sleegers. “Maar hij is zeker op komst, want gereputeerde organisaties zoals de Wereld Gezondheidsorganisatie WHO zijn ermee bezig. Dan weet je dat het in een stroomversnelling zit.”

Europese Unie

In 2016 meldde Europees Parlementslid Françoise Grossetête: “Nu de Wereld Gezondheidsorganisatie ons waarschuwt dat de wereld dreigt te verzinken in een post-antibiotisch tijdperk, waarin de resistentie tegen antibiotica ieder jaar meer slachtoffers eist dan kanker, is het tijd om maatregelen te nemen om het probleem bij de wortel aan te pakken. Het gevecht tegen de resistentie tegen antibiotica moet beginnen in de veehouderij. Wij pleiten voor een verbod op preventief gebruik van antibiotica, en willen dat collectieve behandeling beperkt wordt tot alleen heel specifieke gevallen. Ook moet het veterinair gebruik van antibiotica die van cruciaal belang zijn voor de behandeling van infecties verboden worden en moet de online verkoop van antibiotica, vaccins en psychoactieve middelen stoppen.”

Antibioticagebruik bij vee is natuurlijk vaak nodig. Maar heel vaak is het dat ook niet. Zo is het lang in veevoeder gemengd omdat het de groei van vee bevordert, wat in 2006 door Europa is verboden. En in 2016 stemde het Europese Parlement een resolutie die preventief gebruik van antibiotica verbiedt, en collectieve behandeling beperkt tot zeer specifieke gevallen.

Speerpunttechnologie

Regelgeving zonder handhaving brengt natuurlijk weinig zoden aan de dijk. “En handhaving kan pas als het ook mogelijk is met de juiste apparatuur of sensoren snel en ter plaatse het gehalte antibiotica te bepalen”, stelt De Wael. “Van zodra de regelgeving is opgesteld en gestemd, moeten we hierin in staat zijn. Er bestaat vandaag al analytische apparatuur die dit kan, maar die neemt meerdere uren in beslag, en er is gespecialiseerd personeel voor nodig. Bovendien is het daarmee heel moeilijk om ter plaatse snel te achterhalen om welke antibiotica het precies gaat.”

Ook veeteeltbedrijven zelf kunnen geïnteresseerd blijken in de technologie, bijvoorbeeld om bij noodgedwongen antibioticagebruik snel een water- of melkstroom af te kunnen koppelen wanneer daarin residuen blijken te zitten.

Om die redenen werken De Wael en haar team aan technologie die meer geschikt is voor dergelijke metingen, en die er bijvoorbeeld voor kan zorgen dat online kan worden opgevolgd hoeveel antibiotica zich bevindt in stromen als afvalwater of melk: “We trachten innovatie te brengen die de tijd drastisch verkort om dat te doen, die het mogelijk maakt kort op de bal te spelen en een eenvoudig instrument is om de concentratie te bepalen. Binnen onze onderzoeksgroep volgen we twee strategieën. Foto-elektrochemie met laser is één mogelijkheid. Een andere piste is het onderzoek van Nick Sleegers.”

Met de twee methodes samen zou toch al 37% van het totale gebruik van antibiotica in water op te sporen zijn, luidt het. De Wael: “Wat we doen, is pionierswerk. Er is verder onderzoek nodig om het marktrijp te maken.”

Foto-elektrochemie

“We ontwikkelden een techniek om fenolische antibiotica te detecteren met behulp van laserlicht”, legt de Antwerpse chemieprofessor uit. “Met een sensorstrip van enkele centimeter, een rode laserpointer en een uitleesapparaatje kunnen we ter plaatse metingen doen.”

De methode is geschikt voor de detectie van fenolische antibioticaresiduën, dus residuen van antibiotica zoals amoxicilline, meldt ze. De nieuwe technologie maakt het volgens haar mogelijk om zeer lage concentraties ervan te detecteren.

Vingerafdruk

Sleegers werkt binnen zijn doctoraat aan een andere oplossing. Het is een methode die met name geschikt is om beta-lactam-antibiotica en tetracyclines op te sporen. Daarbij komt een staal afvalwater in een cel. “We leggen dan een spanning aan en laten die vervolgens variëren”, legt de doctorandus uit. “Dan krijgen we een stroomtoename zodra de spanning is bereikt waarbij een antibioticum oxideert of reduceert. Zo krijgen we een elektrochemische fingerprint, waaraan we het antibioticum of de antibiotica in het waterstaal herkennen. Het toestel zal een sensorstripje hebben dat na elk gebruik weggeworpen wordt. Het zal een draagbaar meetinstrument zijn, en het signaal zal worden gestuurd naar telefoon of tablet; op basis daarvan kan je dan verder analyseren.”

Toekomst

Intussen wordt het probleem er niet minder urgent op. Volgens een studie, in 2015 verschenen in het wetenschappelijke tijdschrift PNAS, zal het wereldwijde antioticagebruik in de veehouderij tegen 2030 met bijna 70 procent toenemen. Vooral in landen waar de stijging het grootst is, zoals Brazilië, Rusland, India en China, kan dat grote gevolgen hebben voor de volksgezondheid. Dr. Thomas van Boeckel, van de Amerikaanse Princeton University: ‘”In landen met een groeiende middenklasse worden mensen steeds rijker, waardoor ook de vraag naar vlees toeneemt. Om aan die vraag te voldoen, komen er niet alleen meer boerderijen bij. Ook neemt de intensivering op die boerderijen toe.”

Dat belooft. Ook voor de Antwerpse technologie?

Door Koen Vandepopuliere

“Het bewustzijn groeit dat nieuwe regelgeving over antibiotica in afvalwater nodig is.”