YERSINIA-BAKTEERIT KAIVOVESISSÄ HÄMEENLINNAN SEUDULLA VUONNA 2008 Terveystarkastaja Päivi Lindén, Hämeenlinnan kaupunki Mikrobiologi Saija Hallanvuo, TavastLab Mikrobiologi Sanna Raunila, Kokemäenjoen vesistön vsy ry 9.12.2009
2 YERSINIA-BAKTEERIT KAIVOVESISSÄ HÄMEENLINNAN SEUDULLA VUONNA 2008 1. JOHDANTO Maa- ja metsätalousministeriön vuonna 2005 laatiman kansallisen zoonoosistrategian mukaan yersiniat kuuluvat epidemiologisen tilanteen perusteella seurattaviin zoonoositartuntoihin. Yersinian säännöllinen seuranta ympäristöterveyden valvontaprojekteissa on perusteltua, koska väestön Yersinia-tartuntojen määrä on merkittävä. Yersinia-bakteerit ovat nousseet merkittäviksi suolistoinfektioiden aiheuttajiksi viime vuosina, sillä Yersinia pseudotuberculosis on aiheuttanut viimeisten kymmenen vuoden aikana Suomessa lähes vuosittain elintarvikevälitteisiä epidemioita. Myös Yersinia enterocolitica-bakteerin aiheuttamia yksittäisiä suolistoinfektioita todetaan säännöllisesti. Kaikkien tartuntojen alkuperää ei ole kuitenkaan pystytty yhdistämään elintarvikkeisiin. Yersinia-bakteerit selviytyvät hyvin viileissä olosuhteissa ja siten niiden aiheuttamien tartuntojen leviäminen käsittelemättömän juomaveden välityksellä voisi olla mahdollista. Suomessa noin puoli miljoonaa asukasta on edelleen pienten vesiyhtymien, osuuskuntien tai omien kaivojen varassa. Myös useilla elintarvikehuoneistoilla on oma kaivo. STM:n asetusten 461/2000 ja 401/2001 mukaan elintarvikehuoneistossa elintarvikkeiden valmistukseen käytettävässä vedessä ei saa olla pieneliöitä, loisia tai mitään aineita sellaisina määrinä tai pitoisuuksina, joista voi olla vaaraa ihmisten terveydelle. Hämeenlinnan seudullinen ympäristötoimi selvitti Yersinia-bakteereiden esiintymistä alueen kaivovesissä vuonna 2008. Näytteenottokohteiksi valittiin vuoden 2008 viranomaisvalvontaan kuuluneet koulu, viisi perhepäivähoitopaikkaa, kolme talousvettä toimittavaa laitosta ja kahdeksan kahvilaa. Näytteet otettiin 6.5.-9.9.2008 ja tutkittiin TavastLabissa (nykyinen Kokemäenjoen vesistön vesiensuojeluyhdistys, Hämeenlinnan laboratorio). Projektissa otettiin näytteitä yhteensä 17 kohteesta, joista kuusi oli Hauholta, neljä Hämeenlinnasta, kolme Hattulasta ja Rengosta sekä yksi Kalvolasta. Näytteistä yhdeksän oli rengaskaivosta, seitsemän porakaivosta ja yksi lähdekaivosta. Näytteenotto tapahtui käyttäjän hanasta. Kaivon kunto tarkistettiin näytteenoton yhteydessä. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää esiintyykö Hämeenlinnan seudun kaivovesissä Yersinia enterocolitica ja Yersinia pseudotuberculosis-bakteereita ja voidaanko niiden esiintymistä selittää talousveden indikaattoribakteerien, veden värin, sameuden, sademäärien tai kaivotyypin perusteella.
3 Vesinäytteistä tutkittiin Yersinia enterocolitica ja Yersinia pseudotuberculosisbakteereiden lisäksi sosiaali- ja terveysministeriön asetuksessa 401/2001 talousveden säännöllisessä valvonnassa määritettävät muuttujat (haju, väri, sameus, ph, rauta, mangaani, koliformiset bakteerit ja Escherichia coli ). Yhdestätoista näytteestä tutkittiin myös ammonium, KMnO4-luku, nitraatti ja nitriitti, viidestä näytteestä suolistoperäiset enterokokit sekä kahdesta fluoridi ja radon. Yersinia-bakteerien esiintymistä tutkittiin sekä viljelymenetelmällä että PCR-menetelmällä (Polymerase Chain Reaction, ks. Menetelmät-kappale). Niihin kohteisiin, joissa todettiin Yersinia-bakteereita, tehtiin kysely, jolla selvitettiin, oliko vedenkäyttäjillä ollut havaittavissa lisääntynyttä sairastavuutta. 2. YERSINIA-BAKTEERIT Yersinia-suvun bakteerit Yersinia-bakteerit ovat gramnegatiivisia sauvamuotoisia bakteereita, jotka kuuluvat Enterobacteriaceae-heimoon. Sukuun kuuluu yhteensä neljätoista lajia. Ihmiselle tautia aiheuttavia näistä ovat ainoastaan osa Y. enterocolitica-bakteereista, Y. pseudotuberculosis ja Y. pestis. Muiden lajien taudinaiheuttamiskyky on toistaiseksi epäselvä. Y. enterocolitica ja Y. pseudotuberculosis ovat pääasiassa elintarvikkeiden ja veden välityksellä leviäviä bakteereita, jotka aiheuttavat ihmiselle suolistotulehduksen eli yersinioosin. Yersinioosi on Euroopassa kolmanneksi yleisin bakteerien aiheuttama suolistotulehdus kampylobakterioosin ja salmonelloosin jälkeen. Yersiniat ovat yleisesti maaperässä ja vesistöissä esiintyviä bakteereita. Yersiniabakteerit pystyvät kasvamaan laajalla lämpötila-alueella (-2 - + 44 C) ja voivat siten säilyä hengissä myös vaativissa ympäristöolosuhteissa. Yersinia enterocolitica Patogeenisten eli sairaudenaiheuttamiskykyisten Yersinia enterocolitica-bakteerien tutkimukset ovat keskittyneet pääasiassa sianlihaan, koska bakteeri kuuluu sian ruoansulatuskanavan, etenkin nielun, normaaliin bakteeristoon. Bakteerin on todettu pääsevän lihaan huonon teurastushygienian seurauksena ja sen seurauksena se leviää huonosti kypsennetyn tai raa an lihan välityksellä. Kuitenkaan kaikissa todetuissa Yersinia enterocolitica-tartunnoissa ei ole voitu osoittaa yhteyttä elintarvikevälitteiseen tartuntaan. Eräs epäilty tartuntalähde on ollut käsittelemätön talousvesi. Muun muassa Norjassa on 90-luvun puolivälissä osoitettu yhteys käsittelemättömän luonnonveden ja yksittäisten Yersinia enterocolitica-tapausten välillä. Yersinia enterocolitican aiheuttaman suolistotulehduksen itämisaika on tavallisesti 1-11 vuorokautta. Yersinioosin oireita ovat mahakipu, ripuli, kuume, pahoinvointi ja oksentelu.
4 Yersinia pseudotuberculosis Y. pseudotuberculosis- infektiot olivat aikaisemmin Suomessa harvinaisia (30-40 tapausta/vuosi), mutta viimeisen kymmenen vuoden aikana ilmentyneet epidemiat ovat nostaneet infektioiden määrää runsaasti. Viimeisin epidemia todettiin Kainuun seudulla kesällä 2008. Epidemioiden yhteydessä bakteeria on voitu eristää erityisesti pilaantuneista multaporkkanoista ja varastointitiloista otetuista ympäristönäytteistä. Bakteeria on todettu myös pelloilta pyydystetyistä piennisäkkäistä. Y. pseudotuberculosis bakteeria voi joutua porkkanoihin pieniä määriä kasvatuksen ja korjuun aikana maaperästä, joten sen esiintymistä porkkanoissa ei voi kokonaan estää. Y. pseudotuberculosisbakteerin aiheuttaman taudin itämisaika vaihtelee 2-25 vrk:n välillä. Y. pseudotuberculosis bakteerin aiheuttamaan taudinkuvaan kuuluu kuume ja voimakkaat vatsakivut, jotka voivat muistuttaa umpilisäkkeen tulehdusta. Y. enterocolitica infektiosta poiketen ripulia esiintyy harvemmin. 3. TUTKIMUSMENETELMÄT Näytteet tutkittiin TavastLabissa (nykyinen Kokemäenjoen vesistön vesiensuojeluyhdistyksen Hämeenlinnan laboratorio). Vesinäytteistä tutkittiin Yersinia enterocolitica- ja Yersinia pseudotuberculosisbakteerit sekä viljelymenetelmällä (ISO 10273:2003, muunneltu ja METO 2.0.39 laboratorion sisäinen menetelmä) että reaaliaikaisella PCR-menetelmällä. Näytemäärä yhtä tutkimusta varten oli 1,5 litraa. Polymeraasioketjureaktiossa (PCR) monistetaan valikoidusti tiettyä Yersinian taudinaiheuttamiskykyyn liittyvää perimäaineksen (DNA) osaa. Jos näytteessä on läsnä taudinaiheuttamiskykyisiä Yersinia-bakteereita, kohteena olevasta perimäaineksen osasta monistuu moninkertainen määrä kopioita, jotka voidaan havaita kohdealueelle tarkasti sitoutuvan, fluoresoivan leiman avulla. PCR:ää käytetään monissa käytännön sovelluksissa, mm. erilaisten taudinaiheuttajien ja geneettisten sairauksien diagnostiikassa sekä oikeuslääketieteessä. Koliformiset bakteerit ja Escherichia coli tutkittiin Colilert Quantitray-pikamenetelmällä. Muut tutkimukset tehtiin STMa 401/2001 mukaisilla standardimenetelmillä.
5 4. TULOKSET Projektissa otettiin näytteitä yhteensä 17 kohteesta, joista yhdeksän oli rengaskaivosta, seitsemän porakaivosta ja yksi lähdekaivosta. Näytteenotto tapahtui käyttäjän hanasta. Tulokset on esitetty taulukossa 1. Näyte Ottopvm Y. e viljely Y. e PCR Y.p viljely Y.p PCR Pvm Uusinta Y. e PCRU Y.p PCRU 1821-1 6.5.2008 Todettu* Ei todettu Ei todettu Ei todettu 13.10.2008 Ei todettu Todettu 1911-1 12.5.2008 Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu 2015-1 19.5.2008 Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu 2015-2 19.5.2008 Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu 2015-3 19.5.2008 Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu 2015-4 19.5.2008 Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu 2037-1 20.5.2008 Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu 2133-1 26.5.2008 Todettu* Ei todettu Ei todettu Ei todettu 30.10.2008 Todettu Ei todettu 2134-1 26.5.2008 Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu 2845-1 8.7.2008 Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu 2845-2 8.7.2008 Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu 2967-1 15.7.2008 Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu 3544-1 19.8.2008 Ei todettu Todettu Ei todettu Ei todettu 13.10.2008 Todettu Ei todettu 3651-1 25.8.2008 Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu 3677-1 26.8.2008 Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu 3781-1 1.9.2008 Ei todettu Todettu Ei todettu Todettu 8.10.2008 Todettu Ei todettu 4830 9.9.2008 Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu *Näytteessä todettiin Yersinia enterocolitica -bakteereita. Suoritetuissa jatkotutkimuksissa eristettyjen Yersinia enterocolitica -bakteerien todettiin kuuluvan biotyyppiin 1A (nykytiedon mukaan sairaudenaiheuttamiskykyinen lähinnä vastustuskyvyltään heikentyneille). PCR-menetelmällä todettiin kahdessa näytteessä (12 %; näytenumerot 3544-1 ja 3781-1) patogeenisia Yersinia enterocolitica-bakteereita ja yhdessä näytteessä Y. pseudotuberculosis bakteereita (6%). Yhdessä tutkitussa näytteessä (3781-1) todettiin yhtä aikaa sekä patogeenisia Y. enterocolitica bakteereita että Yersinia pseudotuberculosis-bakteereita. Molemmat tutkimuksessa esiintyneet positiiviset näytteet oli otettu suoraan kaivon raakavedestä, mutta molemmissa kohteissa oli käytössä raakaveden desinfiointi ultraviolettivalolla ennen käyttöä. UV-käsittely eliminoi Yersinian oikein käytettynä. Viljelymenetelmillä ei todettu yhdessäkään näytteessä patogeenisiä Y. enterocoliticabakteereita eikä Y. pseudotuberculosis-bakteereita. Kahdessa näytteessä (1821-1, 2133-1) todettiin viljelymenetelmällä biotyyppiin 1A lukeutuvia Yersinia enterocoliticabakteereita. Nykykäsityksen mukaan pidetään mahdollisena että osa kyseisen biotyypin Y. enterocolitica bakteereista voisi aiheuttaa sairauden vastustuskyvyltään heikentyneille. Molemmissa näytteissä todettiin myöhemmin syksyllä otetuissa uusintanäytteissä PCR menetelmällä patogeenisia yersinioita. Lokakuussa otettiin uusintakierros vain neljästä näytteenottokohteesta. Tällöin patogeenisia Yersinia enterocolitica-bakteereita todettiin kolmessa kohteessa ja yhdessä kohteessa todettiin Yersinia pseudotuberculosis-bakteereita. Y. pseudotuberculosisbakteerit todettiin porakaivovedestä ja Y. enterocolitica-bakteerit rengaskaivojen vedestä.
6 Taulukoissa 2 ja 3 on esitetty yhteenveto värin, sameuden, koliformisten bakteerien, Echerichia coli-bakteerien ja enterokokkien tuloksista. Taulukossa 2 on kaikkien 17 tutkitun näytteen yhteenveto ja taulukossa 3 on positiivisten yersinia-löydösten tulosten yhteenveto. Taulukko 2 Yhteenveto projektin aikana otettujen näytteiden väristä, sameudesta, koliformisista bakteereista sekä E. coli ja enterokokkibakteereista. väri, mg/l Pt (n=17) sameus, NTU (n=17) koliformiset bakteerit, mpn/100ml (n=17) E.coli, mpn/100ml (n=17) enterokokit, pmy/100ml (n=4) minimi < 5 < 0,20 0 0 0 maksimi 70 16 > 200 50 52 keskiarvo 13 3 3 14 Taulukko 3 Yhteenveto projektin aikana otettujen näytteiden väristä, sameudesta, koliformisista bakteereista sekä E. coli ja enterokokki bakteereista niiden näytteiden osalta, joissa todettiin Yersinia-bakteereita. väri, mg/l Pt (n=2) sameus, NTU (n=2) koliformiset bakteerit, mpn/100ml (n=2) E.coli, mpn/100ml (n=2) minimi <5 0,21 0 0 52 maksimi 5 0,32 > 200 50 52 keskiarvo 2,5 0,3 25 52 enterokokit, pmy/100ml (n=1) Koliformisia bakteereita todettiin neljässä näytteessä kaikista 17 näytteestä. E. colibakteeria ja enterokokkeja oli noin 50 pmy/100 ml näytteessä, jossa todettiin molempia yersinioita. Yhdessä kaivossa, jossa ei todettu yersinioita, oli koliformisia bakteereita 2 mpn/100ml ja enterokokkeja 17 pmy/100ml. Sademäärän vaikutusta näytetuloksiin selvitettiin vertaamalla Aina Groupin internetsivuilta saatuja tietoja näytteenottoajankohtaan. Vuonna 2008 elokuu oli kesän sateisin kuukausi. Korkein sademäärä oli 7.8.2008, jolloin satoi lähes 40 mm/m 2. Touko- ja heinäkuussa satoi kahdeksana päivänä ja maksimimäärät oli alle 10 mm/m 2. Syyskuun alussa oli yhdeksän sadepäivää ja maksimi sademäärä oli alle 6 mm/m 2. Näytteitä otettiin neljänä sadepäivänä ja seitsemänä poutapäivänä. Näytteistä 13 oli otettu poutapäivinä ja neljä sadepäivinä. Sateen vaikutus kaivoveden laatuun näkyy pienellä viiveellä. Positiivisten Y. enterocolitica-löydösten näytteenottopäivinä satoi vähän, alle 5 mm/m 2. Sademäärät olivat vähäisiä myös näytteitä edeltävinä päivinä.
7 5. JOHTOPÄÄTÖKSET LISÄTIETOJA LIITTEET Projektissa otettiin vesinäytteitä 17 kohteesta, jotka olivat koulu, talousvettä toimittava laitos (3 kpl), perhepäivähoitopaikkaa (5 kpl) ja kahvila (8 kpl) Projektissa todettiin sekä patogeenisia Yersinia enterocolitica-bakteereita (12 %) että Yersinia pseudotuberculosis-bakteereita (6 %). Kaivotyypillä, veden sameudella ja värillä sekä sademäärillä ei tämän aineiston perusteella näyttänyt olevan yhteyttä Yersinia-löydösten kanssa. Yersinia-bakteerit todettiin kaivoista, joihin oli jo aikaisemmin asennettu UV-desinfiointi torjumaan vedessä esiintyneitä mikrobiologisia laatuongelmia. UV-desinfiointi oikein käytettynä eliminoi vedessä mahdollisesti esiintyvät Yersinia-bakteerit. Hämeenlinnan rakennusvalvonta- ja ympäristöyksikkö suosittelee veden desinfiointilaitteiston asentamista, jos veden mikrobiologisessa laadussa on ongelmia eivätkä ongelmat poistu esim. kaivon kunnostuksella. Kahdessa kohteessa oli käytössä raudanpoistolaitteisto ja yhdessä radoninpoistolaitteisto, joiden tarkoituksena on poistaa vedestä joko rautaa tai radonia, eivätkä ne paranna veden mikrobiologista laatua. Vaikka yhdessä patogeenisiä Yersinia-bakteereita sisältäneessä näytteessä oli myös koliformisia bakteereita, niiden läsnäolo ei korreloinut aina Yersinia-bakteerien esiintymisen kanssa. Tässä tutkimuksessa keskityttiin Yersinia-bakteereiden esiintymiseen hyvin suppealla alueella (17 kaivoa Kanta-Hämeessä). Tarvitaan lisää tutkimuksia sekä talousvesistä, luonnonvesistä että jätevesistä, jotta voidaan tarkemmin selvittää ja analysoida Yersinia enterocolitica- ja Y. pseudotuberculosis-bakteerien esiintyvyyttä suomalaisissa vesistöissä ja sen myötä juomaveden merkitystä yksittäisissä yersinioosi-tapauksissa ja epidemioissa. Yersinia tartuntojen lähteitä selvittäessä on syytä aina harkita näytteenottoa myös talousvedestä. 1. Elintarviketurvallisuusvirasto. 2009. SUOSITUS TOIMENPITEISTÄ YERSINIA PSEUDOTUBERCULOSIS BAKTEERIN ESIINTYMISEN VÄHENTÄMISEKSI KOTIMAISESSA PORKKANASSA. http://www.palvelu.fi/evi/files/72_653_253.pdf 2. Hallanvuo, Saija. 2009. Foodborne Yersinia. Identification and molecular epidemiolgy of isolates from human infections. Väitöskirja. Helsingin yliopisto ja Terveyden ja hyvinvoinnin laitos (THL). 3. Opas elintarvikkeiden ja talousveden mikrobiologisista vaaroista, EVI-EELA julkaisu 1/2003. Sivut 116-120. 4. Oulun seudun ympäristövirasto. Kasvisten patogeenit 2004-2005. http://www.ouka.fi/ymparisto/julkaisut/raportit.htm Liite 1: Kesän 2008 sadekertymä Hämeenlinnassa ja yersinanäytteiden näytteenottoajankohdat
LIITE 1 Kesän 2008 sadekertymä Hämeenlinnassa ja yersinanäytteiden näytteenottoajankohdat Toukokuun näytteenottopäivät 6.5., 12.5., 19.5. (neljä näytettä), 20.5. ja 26.5. (kaksi näytettä). Positiivisia patogeenisiä yersinianäytteitä ei ollut. Heinäkuun näytteenottopäivät 8.7. (kaksi näytettä) ja 15.7. Positiivisia yersinianäytteitä ei ollut. Elokuun näytteenottopäivät 19.8., 25.8. ja 26.8. Positiivinen yersinianäyte otettiin 19.8. Syyskuun näytteenottopäivät 1.9. ja 9.9. Positiivinen yersinianäyte otettiin 1.9.