MICROPLASTIC AS AN EMERGING VECTOR FOR FOODBORNE PATHOGENS IN THE FOOD CHAIN

Helsemessig risiko knyttet til plastforurensing i miljø, vann og mat har de siste årene fått stor oppmerksomhet. Vurderingene knyttet til folkehelsemessig risiko har imidlertid vært uklare i sine konklusjoner. Vitenskapskomiteen for mat og miljø påpekte i 2019 at «kvaliteten på forskningen er for dårlig til at det er mulig å vurdere om mikroplast utgjør en risiko for miljøet og for helsa til folk». Formålet med PLASTPATH er å studere om mikroplastpartikler i miljøet spiller en viktig rolle i å spre og beskytte bakterier og virus som smitter mennesker via mat og vann, noe som i så fall kan bety at høy forekomst av mikroplastpartikler i miljøet kan bidra til å øke forekomsten av mat- og vannbårne sykdommer. Vår hypotese er at bakterier og virus, ved at de fester seg på overflaten av mikroplastpartiklene og haiker med disse inn i matproduksjonskjedene, vil kunne reise lenger og være mer beskyttet sammenlignet med om de gjør denne reisen i «fri» tilstand. Vi vil studere om en slik interaksjon med plast også vil påvirke mikrobenes evne til å overleve i menneskets fordøyelsessystem. Ved å karakterisere mikrobesamfunn på overflaten av ulike plastbiter som har vært utplassert i et vassdrag og fra urenset og renset avløpsvann fra et kloakkrenseanlegg, samt ved å studere hvordan slike mikrobesamfunn bygger seg opp på plast i mer kontrollerte laboratorieforsøk, har vi vist hvordan sykdomsframkallende bakterier og virus etablerer seg over tid sammen med en rekke ulike miljøbakterier på plastoverflater. Vannkvalitet og tid/sesong ser ut til å ha større betydning for sammensetningen av slike mikrobesamfunn enn selve plastkvaliteten. En pågående studie beskriver og analyserer forekomsten og sammensetningen av mikrobesamfunnenes innhold av antibiotikaresistensgener. Gjennom denne studien kan vi blant annet vise hvordan flere kjente resistensgener finnes igjen hos både bakterier som gir sykdom hos mennesker og normalt forekommende miljøbakterier. Det er svært uheldig dersom plast i miljøet gir gode betingelser for at ulike bakterier kan leve tett sammen og også utveksle resistensgener. For å studere hva assosiasjonen mellom mikrobene og plasten betyr for mikrobenes overlevelse gjennom mage-tarmsystemet og deres evne til å forårsake sykdom bruker vi en laboratoriebasert modell av fordøyelsessystemet. Så langt ser vi at sykdomsframkallende bakterier og virus fester seg til plast og at disse finnes igjen på forskjellige tidspunkter underveis i fordøyelsesprosessen. Vi har brukt fordøyelsesmodellen til å studere nedbrytning av ulike sykdomsfremkallende virus i biofilm på plast, og ser at det er en forskjell i nedbrytning av virusene i de ulike delene av fordøyelsen. Virus med lik struktur som matbårne virus virker å være mer motstandsdyktige når de er en del av en kompleks biofilm på plast. Innledende eksperimenter tyder også på at bakterien Listeria monocytogenes har økt overlevelse gjennom en kunstig fordøyelse når den er festet til plast sammenlignet med planktoniske bakterier. Nå er et omfattende arbeid er i gang for å studere hvordan plasteksponering påvirker genuttrykk for bakterien L. monocytogenes. Resultatene som hittil har framkommet i PLASTPATH styrker hypotesen som ligger til grunn for prosjektet, noe betyr det er viktig å gjøre tiltak som begrenser plastforurensning i miljøet og i matproduksjonskjedene for å forebygge mat- og vannbåren sykdom. Prosjektet er et samarbeid mellom Veterinærhøgskolen NMBU, NTNU Ålesund, NOFIMA, og VEAS. PLASTPATH kan følges på X @plastpath

PLASTPATH will contribute to food safety by addressing the hitherto neglected, but potential, food-related hazard to human health represented by microbial communities associated with microplastics (MP) (the plastisphere). MPs are ubiquitous environmental contaminants that may harm ecosystems and their presence is expected to increase dramatically over the next decade. Concerns areexpressed about new contamination routes where MPs act as vectors for the introduction of pathogens into the food and drinking water supplies. MPs can be colonized by microorganisms in specific biofilm structures. Due to their low biodegradability and persistence, it is believed that MPs can serve as vectors for long distance transfer of bacteria and viruses that are pathogenic to humans and animals. Our hypothesis is that MPs serve as vectors for foodborne pathogens by protecting the hitchhiking microorganisms from stressors in the environment, in the food and in the digestive system and by facilitating interaction with intestinal epithelial cells. PLASTPATH is organized into four scientific workpackages, and each workpackage is responsible for one of the four subobjectives of PLASTPATH: 1) Characterize MP associated microbial communities, 2) Use a microfluidic platform to study the establishment of plastispheres in controlled environments, 3) Study the survival, adhesion and potential uptake of the plastisphere through the digestion in in vitro and ex vivo models, and 4) in an in vivo model (the Medaka fish). PLASTPATH combines new developments within microfluidics technology with modern metagenomic-based analyses of microbial communities as well as studies of infectivity with advanced biological experimental models. To ensure biological and technological interdisciplinarity, the PLASTPATH team consists of research groups from two faculties at NMBU; from NOFIMA and from University of Barcelona. Collaboration with two WWTPs is established to secure input from important stakeholders.