Vibrio vleesetende bacterie breidt zich uit voor NC, SC kust

Een microbe die zo gevaarlijk is dat ze het vlees van iemands armen en benen kan strippen, dook acht jaar geleden op in de Waccamaw-rivier, op sommige plaatsen meer dan 20 mijl verwijderd van de oceaan en de brakke moerassen waar ze gedijt.

Het was een huiveringwekkende ontdekking voor wetenschappers van de Universiteit van South Carolina. Na zes maanden bemonstering van rivierwater werd duidelijk dat de akelige kiem, bekend als Vibrio, zich een weg had gebaand naar een plaats waarvan niet bekend was dat deze de bacterie herbergt.

“Ik dacht oorspronkelijk dat we nauwelijks iets zouden vinden,” zei USC-onderzoeker Geoff Scott, een van de wetenschappers die betrokken was bij de studie. “Die aantallen zijn laag, maar het komt erop neer dat het zich zo ver naar boven verplaatst en dat we meetbare concentraties zien.

Vandaag de dag worden deze bevindingen genoemd in onderzoekspapers die de verspreiding – en bedreiging – van vibrio blijven documenteren nu het veranderende klimaat van de aarde het evenwicht van de natuur in de Carolinas en het zuiden van de Verenigde Staten verschuift.

In het afgelopen decennium hebben wetenschappers geleerd dat vibrio bacillen soms exploderen in groei na orkanen. De microben lijken giftiger te worden en dreigen zwemmers ziek te maken jaren nadat ze voor het eerst zijn blootgesteld. En bepaalde antibiotica werken misschien minder goed bij mensen die ziek zijn geworden door contact met vibrio, zeggen onderzoekers.

Een belangrijk onderdeel van de wetenschappelijke inspanning is het ontwikkelen van een waarschuwingssysteem, zodat mensen niet gaan zwemmen of vissen in gebieden waar pathogene vibrio-uitbraken voorkomen. Een centrum voor klimaat, oceanen en gezondheid dat Scott leidt aan de USC werkt samen met wetenschapper Rachel Noble van de Universiteit van North Carolina-Chapel Hill en anderen aan het voorspellingssysteem.

De groei van vibrio doet zich voor op hetzelfde moment dat het aantal mensen dat met vibrio is besmet in het hele land en in het zuidoosten toeneemt. Sinds 2007 zijn meer dan 500 mensen ziek geworden door vibrio in de Carolinas, zo blijkt uit de statistieken van de staat.

In die tijd is het aantal jaarlijks bevestigde gevallen in South Carolina gestegen van 8 in 2007 tot 29 recentelijk; het aantal in North Carolina is gegroeid van 21 tot 41, volgens een analyse van Columbia University Investigations. Deskundigen zeggen dat de aantallen waarschijnlijk veel hoger zijn, deels omdat veel gevallen niet worden gemeld of gediagnosticeerd.

Hoewel het aantal vibrio-infecties in vergelijking met sommige ziekten laag is – de VS heeft 7,8 miljoen coronavirusgevallen gehad sinds begin 2020 – zeggen wetenschappers dat de toename van vibrio-infecties een zorgwekkende trend is.

“Het aantal mensen dat elk jaar sterft aan vibrio-infecties is vrij klein, maar door de verandering in het klimaat zullen we in de toekomst meer problemen zien,” zei South Carolina-onderzoeker Alan Decho, die een driejarige subsidie heeft om vibrio te onderzoeken.

Er is misschien geen studie die de uitbreiding van gevaarlijke vibrio beter benadrukt dan de USC-studie die twee stammen van de microbe ver in de Waccamaw-rivier vond.

De overwegend zoetwaterrivier loopt van Columbus County, North Carolina, naar South Carolina en mondt uit in de Atlantische Oceaan bij Georgetown tussen Myrtle Beach en Charleston. Een groot deel van het traject door South Carolina ligt de rivier binnen 5 tot 15 mijl van de kust, ruwweg parallel aan de stranden.

In april 2012 begon een team onderzoekers van USC, nieuwsgierig naar de mogelijkheid van vibrio buiten de directe kust, met het bemonsteren van water en modder uit de Waccamaw River op negen locaties tussen de oceaan en het Sandy Island gebied ten zuidwesten van Myrtle Beach.

In de volgende zes maanden haalden de onderzoekers monsters uit een boot die in het water voor anker lag, deden de monsters in containers van twee liter en haastten ze naar een federaal laboratorium in Charleston voor analyse voordat de monsters bedorven waren.

Elke keer dat de resultaten terugkwamen, leerden de onderzoekers meer over vibrio.

De tests bevestigden dat twee van de smerigste soorten vibrio – stammen bekend als vulnificus en parahaemolyticus – aanwezig waren in alle monsters en op alle negen onderzoekslocaties in het Winyah Bay-Waccamaw River-systeem van april tot oktober 2012.

Het vinden van vibrio vulnificus was vooral opmerkelijk omdat het de meest bedreigende van de vibrio soorten is.

Voor zwemmers of vissers die aan brak water worden blootgesteld, kan Vibrio vulnificus zich in een open snee werken en ervoor zorgen dat de wond snel verergert, zich uitbreidt en het vlees van besmette mensen wegvreet. Mensen met onderliggende gezondheidsaandoeningen kunnen binnen enkele dagen sterven als door vulnificus veroorzaakte infecties zich in hun bloedbaan nestelen.

Net als parahaemolyticus kan vulnificus ook schelpdieren infecteren en mensen ziek maken die rauwe oesters eten. Vibrio vulnificus is verantwoordelijk voor meer dan 95 procent van de sterfgevallen door zeevruchten in de Verenigde Staten, zegt onderzoeker Craig-Baker Austin.

Dan Tufford, een gepensioneerde USC-professor die betrokken was bij het onderzoeksproject, zei dat de vibrio die zijn team in de rivier vond in een “levensvatbare” staat was, of in een vorm die besmettelijk is. Soms kan vibrio in een niet-levensvatbare toestand sluimeren, wat betekent dat de microbe minder bedreigend is.

“Het zien van levensvatbare beestjes was een verrassing,” zei hij.

Maar waarom dook vibrio op op plaatsen waar het nooit eerder was gedocumenteerd?

De warme, normaal gesproken zoetwaterrivier Waccamaw vertoonde tekenen van zout water op plaatsen waar dat niet werd verwacht, een mogelijk gevolg van de stijgende zeespiegel of stormvloeden als gevolg van de klimaatverandering. Dat is een perfecte habitat voor Vibrio, met name voor Vulnificus, die de voorkeur geeft aan brak water boven zoet water en zuiver oceaanwater, aldus onderzoekers.

Onderzoeker Reem Deeb, een afgestudeerde student aan de USC die samenwerkte met Tufford, schreef een uitgebreid proefschrift waarin de bevindingen worden opgetekend en waarin wordt voorspeld dat vibrio-uitbraken in de Waccamaw-rivier een groter probleem zullen worden naarmate het klimaat opwarmt, gletsjers smelten en de zeespiegel stijgt.

Deeb’s paper, later uitgelicht in een artikel uit 2018 in het wetenschappelijke tijdschrift Estuaries and Coasts, gebruikte een computermodel om te voorspellen dat de omstandigheden gunstiger worden voor vibrio in de rivier waar vissers, schippers en zwemmers tijd doorbrengen.

“Er zal waarschijnlijk een veel grotere blootstelling zijn (aan vibrio vulnificus) tijdens recreatieve activiteiten” in de Waccamaw River, zei het rapport van Estuaries and Coasts. Het rapport zei dat vulnificus “het hele jaar door vaker zal voorkomen” vanwege de toename van zout water in de gebieden stroomopwaarts die werden bestudeerd.

“De resultaten van de studie suggereren duidelijk de grote, misschien dominante, rol van het zoutgehalte in de prevalentie” van vibrio vulnificus, vervolgde het artikel van Estuaries and Coasts. “There may be significant range expansion in the Waccamaw River due to upriver increases in salinity.”

The Waccamaw River study is believed to be one of the few papers to document vibrio in a South Carolina river. Ander onderzoek richt zich op waar het nog meer lijkt te groeien, en een van die plaatsen is langs het estuarium van de Neuse River in North Carolina.

Gang warfare

In een baanbrekende studie vond UNC-wetenschapper Noble een significante toename van de totale vibrio-concentraties in het estuarium van 2004-2014.

Haar onderzoek schreef de toename meer toe aan stikstof en koolstof dan aan saliniteit en temperatuur, en riep op tot meer onderzoek. Maar het onderzoek was opmerkelijk omdat het wordt beschouwd als het eerste langetermijnonderzoek naar de groei van vibrio in de wateren van North Carolina. De studie zei dat vibrio wereldwijd lijkt toe te nemen.

Bij meer recente controles bleek de trend zich voort te zetten, zei Noble.

“Vijf jaar nadat het laatste monster van de studie werd genomen, werden vier extra monsters verzameld op dezelfde locatie met behulp van dezelfde methodologie,” zei Noble’s studie. “Alle vier de monsters bevatten vibrio …. concentraties die hoger waren dan het gemiddelde van dezelfde tijd tijdens de 10-jarige studie.”‘

Nu onderzoekt Noble welke soorten vibrio toenemen, en hoeveel van die stammen gevaarlijk zijn voor mensen. Naast de langetermijnstudie keek Noble naar het vibrioniveau na orkaan Florence. Ze vond ze maandenlang stijgen in sommige kustwateren van North Carolina na de storm van september 2018.

Andere plaatsen waar vibrio is gedocumenteerd, zijn in bovenloop getijdenkreken van Noord- en Zuid-Carolina. Toxische stammen van vibrio floreerden in 18 getijdenkreken over de hele lengte van de kust van South Carolina en in North Carolina toen afgestudeerd student Brian McHouell van het College of Charleston in 2014 en 2015 onderzoek deed.

McHouell zei dat vervuiling door afspoeling de meest toxische vorm van vibrio – vulnificus – meer een factor had gemaakt in kreken en inhammen omgeven door ontwikkeling, in tegenstelling tot die in beboste gebieden.

Vers water dat van parkeerplaatsen en daken in ontwikkelde gebieden spoelt, warmt de kreken op en verlaagt het zoutgehalte, waardoor de omstandigheden gunstig zijn voor de groei van vibrio vulnificus, aldus McHouell, een inwoner van Raleigh. Intensievere regens zijn een teken van het veranderende klimaat, zeggen wetenschappers.

Shem Creek bij Charleston en Murrells Inlet ten zuiden van Myrtle Beach behoorden volgens zijn onderzoek tot de getijdengebieden met de hoogste concentraties Vibrio vulnificus. Maar hij vond de microbe in kreken zo ver zuidelijk als het Hilton Head Island gebied en zo ver noordelijk als Wilmington.

Naast studies die de toename van vibrio in kustwateren documenteren, vindt USC’s Decho clusters van vibrio microben in de zilte wateren van de Zuidoost kust, waardoor ze potentieel een grotere bedreiging vormen voor zwemmers en vissers.

Wanneer vibriokiemen samenkomen, communiceren ze met elkaar via chemische signalen die hen mogelijk in een giftiger toestand brengen.

Scott, die leiding geeft aan het multi-universitaire centrum voor menselijke gezondheid en klimaatverandering van de USC, vergeleek vibrio bendes, bekend als biofilms, met hopen vuurmieren, stekende insecten die over het zuiden van de Verenigde Staten zwermen.

“Als ik één vuurmier heb, richt die niet veel schade aan,” zei Scott. “Als we ze allemaal bij elkaar zetten, heb je een andere ecologische kracht. In wezen is dat wat we hebben met biofilms. Het zijn deze organismen samen en de som van hun geheel is een beetje meer dan hun individuele deel.”

Drugs ineffectief

Scott zei dat een van de belangrijkste onderdelen van het onderzoek van het klimaat- en gezondheidscentrum is om te kijken hoe metalen in mariene sedimenten de groei van vibrio kunnen triggeren en de microbe resistenter kunnen maken tegen antibiotica.

Metalen die van nature in de modder van kustwateren voorkomen, komen in een ander tempo vrij naarmate de temperatuur door klimaatverandering stijgt. Dat maakt bacteriën als Vibrio op hun beurt resistenter tegen antibiotica, wat de behandeling van infecties bemoeilijkt, aldus Scott.

Saurabh Chatterjee van de USC, een nationale expert op het gebied van leverziekten die voorheen aan de Duke University werkte, zei dat veel mensen lijden aan relatief kleine leveraandoeningen die gevaarlijke reacties kunnen uitlokken op giftige organismen, zoals Vibrio en schadelijke algen.

Tot nu toe heeft Chatterjee’s onderzoek een verband gevonden tussen een aandoening die bekend staat als “niet-alcoholische vette leverziekte” en het verhoogde risico dat mensen lopen door giftige zeeorganismen. Hij vindt aanwijzingen dat mensen gevaar lopen door giftige algen als ze een vette lever hebben, vaak veroorzaakt door slechte eetgewoonten in plaats van alcoholisme.

De dreiging kan jaren later gezondheidsproblemen veroorzaken bij mensen die zijn blootgesteld aan bepaalde mariene toxinen, zei Chatterjee.

“”Blootstelling kan meer schade veroorzaken bij vatbare bevolkingsgroepen die onderliggende systemische ontsteking en/of laag liggende leverziekte hebben,” zei hij. “De combinatie is dodelijk.”‘

Dit verhaal maakt deel uit van het landelijke Connected Coastlines-rapportage-initiatief van het Pulitzer Center. Ga voor meer informatie naar pulitzercenter.org/connected-coastlines. Het Center for Public Integrity en Columbia Journalism Investigations hebben bijgedragen aan dit verhaal.