Laajakirjoisia beetalaktamaasientsyymejä tuottavat bakteerit (ESBL)

ESBL on yleisnimitys sellaisille gramnegatiivisille suolistobakteereille (muun muassa Escherichia coli, klebsiella, salmonella), jotka tuottavat mikrobilääkkeitä pilkkovaa laajakirjoista beetalaktamaasi (ESBL) -entsyymiä. ESBL-entsyymin tuotto-ominaisuus voi siirtyä yksittäisten bakteerien lisäksi myös eri bakteerilajien välillä.

ESBL- ja muita sen tyyppisiä entsyymejä kuten plasmidivälitteistä AmpC-entsyymiä tuottavat salmonellat ja Escherichia coli (E. coli) -bakteerit ovat maailmanlaajuisesti lisääntyneet eläimissä ja elintarvikkeissa 2000-luvulla. Nämä entsyymit pilkkovat tehokkaasti eräitä yleisimmin käytettyjä mikrobilääkkeitä (esimerkiksi penisilliini ja laajakirjoiset eli monenlaisiin bakteereihin vaikuttavat mikrobilääkkeet, kuten kefalosporiinit). ESBL-entsyymejä tuottavat bakteerit ovat usein vastustuskykyisiä monille muillekin tärkeille mikrobilääkkeille. ESBL-bakteerikantoja on havaittu kaikilla tuotantoeläinlajeilla, mutta yleisimmin niitä on todettu siipikarjassa ja siipikarjatuotteissa. Entsyymien avulla bakteereista tulee vastustuskykyisiä ihmisten avohoidossa ja sairaaloissa yleisimmin käytetyille antibiooteille. ESBL-bakteerit ovat myös aiheuttaneet sairaalaepidemioita. On arveltu, että osa ihmisten ESBL-bakteereista voisi olla peräisin elintarvikkeista. Elintarvikkeisiin bakteerit voivat päätyä eläinten suolistosta esimerkiksi teurastusprosessin aikana tai kasteluveden mukana.

Eläinperäiset ESBL-bakteerit ihmisissä

ESBL-entsyymiä tuottavien bakteerien aiheuttamat infektiot ovat ihmisillä lisääntyneet tasaisesti viimeisten vuosien aikana Suomessa (THL:n sivulta löydät lisätietoja ESBL:n esiintyvyydestä). Tämä kehityssuunta on maailmalaajuinen ja siihen vaikuttaa useita erilaisia tekijöitä, joista lisääntynyt matkustus arvioidaan yhdeksi tärkeimmistä. Eläinten tai elintarvikkeiden ESBL-bakteerien esiintymisen vaikutusta ihmisten tartuntoihin ei ole Suomessa arvioitu. Ei kuitenkaan pidetä todennäköisenä, että kotimaisissa eläimissä tai elintarvikkeissa esiintyvät ESBL- tai AmpC-E. coli -bakteerit olisivat aiheuttaneet infektioita ihmisillä Suomessa.

ESBL-bakteerit elintarvikkeissa

Tutkimushankkeessa vuosina 2010–2012 selvitettiin ESBL/AmpC -entsyymejä tuottavien E. coli -bakteerien esiintymistä kotimaisessa vähittäismyynnissä olevassa broilerinlihassa. Resistenssi lisääntyi huomattavasti vuosien 2010 ja 2012 välillä, niin että vuonna 2012 tutkituista lihaeristä 18 %:ssa todettiin plasmidivälitteistä AmpC-tyypin resistenssiä. Broilerinlihaa tutkittiin myös vuonna 2013, jolloin plasmidivälitteistä AmpC-tyypin resistenssiä todettiin 13 %:ssa tutkituista lihaeristä.

Pysyvämpi seuranta käynnistettiin Suomessa vuonna 2014 osana EU-laajuista ESBL:n seurantaohjelmaa, joka kattaa myös vähittäismyynnissä olevan lihan. Vuonna 2016 esiintyvyyttä selvitettiin tuoreessa broilerinlihassa. Suomessa tutkituista vähittäismyynnissä olleesta kotimaisesta broilerinlihan näyte-eristä 22 % sisälsi ESBL/AmpC -entsyymejä tuottavia E. coli -bakteereja. Kaikkiaan näyte-eriä tutkittiin 309, joista 15 todettiin ESBL-entsyymejä ja 53 AmpC-entsyymiä tuottavia E. coli -bakteereita. Vuonna 2018 Suomessa tutkituista vähittäismyynnissä olleista kotimaisista broilerinlihaeristä 15 %:ssa todettiin ESBL/AmpC -entsyymejä tuottavia E. coli -bakteereita, kun näyte-eriä tutkittiin 300. Näistä 3 % oli ESBL-entsyymejä ja 12 % AmpC-entsyymiä tuottavia E. coli -bakteereita.

Vuosina 2015 ja 2017 ESBL- ja AmpC-bakteerien esiintyvyyttä selvitettiin Euroopassa tuoreessa vähittäismyynnin sian- ja naudanlihassa. Vuonna 2015 Suomessa tutkituista 303 sianlihanäytteestä vain yhdessä todettiin ESBL:n kaltaista AmpC-entsyymiä tuottava E. coli -bakteeri. Vuonna 2017 sianlihanäytteitä tutkittiin 301, joissa yhdessäkään näitä bakteereita ei todettu. Naudanlihanäytteistä ESBL- tai AmpC-bakteereita ei ole todettu lainkaan: näytteitä tutkittiin vuonna 2015 300 ja vuonna 2017 302. Valtaosa tutkituista sian- ja naudanlihatuotteista on ollut kotimaista alkuperää.

ESBL-bakteereita voi esiintyä myös kasviksissa, joihin niitä voi päätyä kasteluveden välityksellä tai kasvualustasta. Vuonna 2017 tutkimushankkeessa selvitettiin ESBL-bakteerien esiintymistä vähittäismyynnin pakatuissa, sellaisenaan syötävissä lehtikasviksissa ja yrteissä. Näytteitä tutkittiin kaikkiaan 102 kpl, joista kotimaisten tuotteiden osuus oli 44 % (45 kpl) ja ulkomaisten 38 %; 18 %:ssa (18 kpl) näytteiden alkuperämaa oli tuntematon. Yhdestä näytteestä (1 %) todettiin AmpC-entsyymiä tuottava E. coli -bakteerikanta. Vaikka esiintyminen oli vähäistä, tutkimus ei poissulkenut salaattisekoitusten osuutta mahdollisena ESBL-bakteerien välittäjänä Suomessa.

ESBL-bakteerit eläimillä Suomessa

Suomessa ESBL/AmpC-entsyymejä tuottavia bakteerikantoja on seulottu eläimiltä järjestelmällisemmin 2010-luvulla. Tuotantoeläinten E. coli -bakteerien ESBL/AmpC-entsyymituotannon seurantaa varten näytteitä on otettu vuorovuosina teurassioista, -naudoista ja -broilereista vuodesta 2011 lähtien. Seurannassa teuraseläinten uloste- tai umpisuolinäytteistä eristettyjen E. coli -bakteerien resistenssi kolmannen polven kefalosporiineille on ollut erityisenä mielenkiinnon kohteena. ESBL/AmpC -entsyymiä tuottavien E. coli -bakteereiden esiintyvyyttä on selvitetty myös erillisessä tutkimushankkeessa sekä eläinten sairauden selvitysten ja siipikarjan maahantuonnin yhteydessä otetuista näytteistä.  

ESBL-bakteerit broilereiden kasvatusketjussa

Ensimmäinen havainto Suomessa plasmidivälitteisen AmpC-tyypin betalaktamaasia tuottavista E. coli -bakteereista broilereilla tehtiin jalostuslinnuiksi maahantuoduilla isovanhempaispolven untuvikoilla loppuvuodesta 2010. Havainto liittyi tutkimushankkeeseen, jossa todettiin myös, että plasmidivälitteistä AmpC-tyypin beetalaktamaasia tuottavat E. coli -bakteerit olivat levinneet läpi broilerituotantoketjun.

Suomeen vuosina 2010–2012 tuoduista siipikarjan untuvikkoeristä, viidestä tutkittiin ESBL/AmpC-E. coli -bakteerien esiintyvyyttä. Tutkituista eristä lähes jokaisessa todettiin resistenssiä. Vuodesta 2013 lähtien Eläinten terveys ETT ry on suosittanut, että kaikki maahantuodut untuvikkoerät tutkitaan ESBL/AmpC-bakteerien varalta. Vuonna 2018 ESBL/AmpC E. coli -bakteereita ei todettu yhdestäkään tutkitusta siipikarjan untuvikkoerästä. Tutkittujen erien tulokset on esitetty taulukossa 1.

Taulukko: ESBL/AmpC-bakteerien varalta tutkitut maahantuodut siipikarjan untuvikkoerät tuotantosuunnittain (Lähde: Ruokavirasto, entinen Evira)

Resistenssiä on todettu myös broilerituotannon myöhemmissä vaiheissa. Tutkimushankkeessa vuosina 2011–2012 resistenssin esiintymistä selvitettiin kasvatusvaiheessa olevien broilereiden kasvatusympäristöstä nk. lattian tossunäytteistä. Tutkituista broilerien emoparvista 35 %:ssa (7/20) ja lihantuotantopolven broileriparvista 17 %:ssa (18/107) todettiin plasmidivälitteistä AmpC-tyypin beetalaktamaasia tuottavia E. coli -bakteereita.

Vuonna 2011 kansallisessa teurasbroilereiden seurannassa, jossa teurasparvea kohden tutkittiin yhden linnun umpisuolen sisällöstä otettu näyte, todettiin AmpC-tyypin beetalaktamaasia tuottavia E. coli -bakteereita 0,9 %:ssa (3/352) teurasparvista. Vuonna 2014 herkemmillä laboratoriomenetelmillä todettiin sekä ESBL- että AmpC-tyypin E. coli -bakteereita yhteensä 7 % (25/356) teurasparvista. Näistä 4 % oli ESBL-entsyymejä ja 3 % AmpC-entsyymiä tuottavia E. coli -bakteereita. Vuonna 2016 ESBL/AmpC E. coli -bakteerien esiintyminen tutkituissa teurasparvissa oli noussut 14 %:iin (44/306). Vuonna 2018 esiintyminen oli pysynyt samalla tasolla, kun ESBL/AmpC tyypin E. coli -bakteereita todettiin yhteensä 13 %:sta (38/289) tutkituista teurasparvista.

Helsingin yliopiston tutkimuksen mukaan ESBL/AmpC E. coli -bakteerien pääasiallinen leviämisreitti broilerintuotantoketjussa ei vaikuta olevan suora vertikaalinen kulkeutuminen vanhempaispolven linnuista jälkeläisiin munien välityksellä (lähde: Oikarainen ym., 2019), vaikka bakteerit ovatkin todennäköisesti alunperin tulleet maahan vanhempaispolven lintujen mukana. Bakteerien leviämistä voi tapahtua esimerkiksi kasvuympäristön, välineiden tai työntekijöiden välityksellä. Resistenssigeenit voivat levitä myös horisontaalisella geeninsiirrolla, kuten plasmidien välityksellä, eri bakteerilajien välillä (lähteet: Carattoli, 2013 ja Mo ym., 2017). Muihin leviämisreitteihin viittaavat myös Ruokaviraston seurantatulokset: vaikka maahantuotujen vanhempaispolven untuvikkojen aluspaperinäytteistä ei todettu ESBL/AmpC E. coli -bakteereita vuonna 2018 ja niiden toteaminen väheni jo loppuvuonna 2017, esiintyminen teurasbroilereissa ei vähentynyt vuonna 2018.

ESBL-bakteerit muilla tuotantoeläimillä    

ESBL/AmpC-entsyymejä tuottavia E. coli -bakteerikantoja on todettu satunnaisesti myös teurasnaudoilla ja -sioilla. Teurasnautoja tutkittiin resistenssiseurannassa ensimmäisen kerran vuonna 2012, jolloin kahdessa näytteessä (2/324) todettiin ESBL-entsyymiä tuottava E. coli -bakteeri. Vuonna 2016, herkemmällä tutkimusmenetelmällä, näitä bakteereita todettiin Suomessa teurasnaudoilta noin 1 % (3/233).

Teurassikoja tutkittiin ESBL- ja AmpC-E. coli -bakteerien varalta Suomessa ensimmäisen kerran vuonna 2013. Tällöin näytteistä 4,7 % (15/320) todettiin AmpC- tai ESBL-E. coli. Vuodesta 2015 alkaen seulontamenetelmä muuttui EU-seurannan myötä: vuosina 2015 ja 2017 näitä bakteereita todettiin teurassioilla noin 3 % (9/306 ja 8/299).

Entsyymityypeistä AmpC on ollut sioilla ja naudoilla selvästi yleisempi löydös kuin ESBL.

ESBL-bakteerit seuraeläimillä

2000-luvulla ESBL-entsyymiä tuottavia E. coli -bakteereita on eristetty myös lemmikki- ja seuraeläimiltä. Lemmikkieläimillä on todettu ulosteessa sellaisia ESBL- tai AmpC-entsyymejä tuottavia suolistobakteereita, jotka aiheuttavat eläimille tautia.

ESBL/AmpC E. coli -bakteereita on todettu ulkomailta Suomeen tuoduilla koirilla sekä Ruokaviraston että Helsingin yliopiston tutkimuksissa. Vuonna 2018 Ruokaviraston tutkimushankkeessa 29 % (25/85) tutkituista tuontikoirista todettiin kantavan ESBL/AmpC E. coli -bakteereita ja esimerkiksi Venäjältä ja Romaniasta tulleista koirista noin puolella oli ESBL- tai AmpC- E. coli (lähde: tuontikoiraprojektin raportti, 2019). Myös Helsingin yliopiston tutkimuksissa lähes puolet Venäjältä koiratarhoilta tuoduista koirista todettiin olevan oireettomia ESBL-kantajia (lähde: Helsingin yliopisto, 2017). Kolmelta Venäjältä tuodulta löytökoiralta on myös todettu kolistiinille resistenttejä ESBL E. coli -bakteereita Helsingin yliopiston ja Ruokaviraston tutkimuksissa (lähteet: Helsingin yliopisto, 2018; Ruokavirasto, 2018). Koirien ESBL-kantajuuden tunnistettuja riskitekijöitä ovat raakaruokinta, mikrobilääkkeiden käyttö sekä tarhaolosuhteissa eläminen (lähteet: Wedley ym., 2017 ja Belas ym., 2014).

ESBL-bakteerit rehussa

Eläimet voivat saada ESBL-bakteereita myös ravinnon välityksellä. Etenkin lemmikkien raakaruoassa voi esiintyä resistenttejä bakteereita, kuten ESBL-bakteereita muiden zoonoottisten bakteerien lisäksi, sillä raakaruokaa ei ole käsitelty kuumentamalla tai muilla tavoin mikrobien tuhoamiseksi.

Vuonna 2018 erillisessä tutkimushankkeessa selvitettiin ESBL-bakteerien esiintymistä lemmikkien raakaruoissa (lähde: raakaruokaprojektin raportti, 2019). Hankkeessa tutkittiin yhteensä 37 lemmikkien raakaruokapakastetta, joiden valmistuksessa oli käytetty kotimaisia raaka-aineita. Tuotteiden pääraaka-aineina oli käytetty raakaa lihaa tai eläinperäisiä sivutuotteita naudasta, siasta, broilerista, kalkkunasta, hevosesta, lampaasta tai meri-kirjolohesta, jonka alkuperämaa oli todennäköisesti Norja. ESBL- tai AmpC-E. coli -bakteereita todettiin yhteensä kuudesta näytteestä (16 %). Suhteellisesti eniten löydöksiä oli siipikarjaa sisältävissä tuotteissa.

Eläinten ESBL-bakteerien merkitys Suomessa

ESBL:n yleistyminen eläimillä voi vaikuttaa myös ihmisten ESBL-tilanteeseen, vaikka Suomessa eläimillä esiintyvien ESBL- ja AmpC-bakteerien merkitystä ihmisiin ei tunneta. Tuotantoeläimistä ESBL/AmpC-entsyymejä tuottavia E. coli -bakteereita on todettu Suomessa eniten broilereiden kasvatusketjussa ja vain satunnaisesti naudoilla ja sioilla. Eläimillä toistaiseksi todetut entsyymityypit ovat olleet pääosin AmpC-tyypin bakteerikantoja, kun ihmisillä ESBL-tyypit ovat selvästi yleisempiä.

Suomen broilerintuotantoketjuun on viimeistään 2010-luvun alussa päätynyt plasmidivälitteistä AmpC-tyypin E. coli -bakteereita, ja hieman myöhemmin myös ESBL-tyyppiä, ulkomailta tuotujen jalostuslintujen mukana, josta niitä on edelleen päätynyt myös kotimaiseen broilerinlihaan. Havainnon jälkeen Suomeen tulevia untuvikkoparvia on säännöllisesti tutkittu ESBL:n ja AmpC:n varalta. Lisäksi ETT ry on vaatinut, että Suomeen päivän vanhana tuleville untuvikoille ei ole annettu antibiootteja ennaltaehkäisevästi. Suomessa tuotantopolven broilereita ei ole lääkitty antibiooteilla vuoden 2009 jälkeen, mikä on todennäköisesti ehkäissyt resistenttien bakteerien yleistymistä tuotantobroilereilla.

Eläinten ja elintarvikkeiden ESBL-bakteerien tilanne Euroopassa

Vuodesta 2015 alkaen ESBL- ja AmpC-E. coli -bakteerien seuranta on ollut EU:n alueella pakollista. Vuosina 2015 ja 2017 on tutkittu teurassikoja ja -vasikoita, joissa ESBL-bakteereita on todettu keskimäärin noin 40-45 %:ssa tutkittuja näytteitä (lähteet: EFSA Journal 2017 ja EFSA Journal 2019). Samaan aikaan tutkituissa tuoreessa vähittäismyynnin sian- ja naudanlihassa ESBL/AmpC-E. coli -bakteereita todettiin selvästi vähemmän (noin 4-6 % tutkituista näytteistä).

ESBL/AmpC-E. coli -bakteerien esiintyvyyttä teurasbroilereissa ja tuoreessa broilerinlihassa tutkittiin EU-maissa vuonna 2016: broilereissa näiden bakteerien esiintyvyys oli 47 % ja broilerinlihassa 57 % (lähde: EFSA Journal 2018). ESBL-bakteerien esiintyvyyttä broilerinlihassa on tutkittu joissain maissa aiemminkin. Tanskassa ja Alankomaissa ESBL/AmpC-E. coli -bakteereita on todettu broilerinlihassa yleisesti: esimerkiksi Tanskassa vuonna 2015 kotimaisessa broilerinlihassa ESBL/AmpC-esiintyvyys oli 25 %, ulkomaisessa lihassa 64 % (lähde: DANMAP 2015). Alankomaissa vuonna 2014 ESBL/AmpC-esiintyvyys oli tuoreessa lihassa 67 %, ulkomaisessa 84 % (lähde: MARAN 2015).

Lähteet

Belas A, Salazar A S, Gama L T, Couto N & Pomba C. (2014). Risk factors for faecal colonisation with Escherichia coli producing extended-spectrum and plasmid-mediated AmpC β-lactamases in dogs. Vet. Rec., 30; 175: 202.

Carattoli A (2013). Plasmids and the spread of resistance. Int. J. Med. Microbiol., 303: 298-304.

DANMAP 2015. Use of antimicrobial agents and occurrence of antimicrobial resistance in bacteria from food animals, food and humans in Denmark.

EFSA Journal 2018; 16(2): 5182, 270 pp.

EFSA Journal 2019; 17(2): 5598, 278 pp.

Helsingin yliopisto (2017). Moniresistentit bakteerit ovat tuontikoirilla huolestuttavan yleisiä. Tiedote, julkaistu 17.11.2017.

Helsingin yliopisto (2018). Venäjältä Suomeen tuoduissa löytökoirissa taas kolistiinille vastustuskykyisiä bakteereita. Tiedote, julkaistu 27.3.2019.

MARAN 2015. Monitoring of Antimicrobial Resistance and Antibiotic Usage in Animals in the Netherlands in 2014.

Mo S S, Sunde M, Ilag H K, Langsrud S & Heir E (2017). Transfer potential of plasmids conferring extended-spectrum-cephalosporin resistance in Escherichia coli from poultry. Appl. Environ. Microbiol., 83: e00654-17.

Oikarainen P E, Pohjola L K, Pietola E S & Heikinheimo A (2019). Direct vertical transmission of ESBL/pAmpC-producing Escherichia coli limited in poultry production pyramid. Vet. Microbiol., 231:100-106. 

Raakaruokaprojektin raportti (2019).

Ruokavirasto (2018). Suomessa todettu kolistiiniresistenssiä tuontikoirasta. Tiedote, julkaistu 5.12.2018.

Tuontikoiraprojektin raportti (2019).

Wedley A L, Dawson S, Maddox T W, Coyne K P, Pinchbeck G L, Clegg P, Nuttall T, Kirchner M & Williams N J. (2017). Carriage of antimicrobial resistant Escherichia coli in dogs: Prevalence, associated risk factors and molecular characteristics. Vet. Microbiol., 199:23-30.