水产养殖环境中抗生素抗性基因（ARGs）的研究及进展(Research Advancement of Antibiotics Resistance Genes（ARGs）in Aquaculture Environment)

抗生素在现阶段的水产养殖中具有不可替代的作用,但长期滥用抗生素会诱导水生动物体内产生携带抗性基因(ARGs)的细菌株,尤其是多重耐药性菌株的产生将使得各种疾病的治疗更加棘手.抗性基因一旦被排泄到水产环境中不仅会对养殖区域和周围的环境造成潜在的基因污染,而且还会通过各种可移动遗传元件如质粒、转座子、整合子等的水平迁移作用进入其他致病菌和环境细菌中,对人类的健康安全构成潜在的威胁.论文对抗生素抗性基因在水产养殖业中的来源、污染现状、潜在的传播途径和相关的检测方法进行了综述,指出了开展水产养殖业中抗生素抗性基因污染研究的必要性,建议政府和有关部门尽快进行水产养殖业抗生素抗性基因的污染机理与控制对策研究.     

抗生素抗性基因在典型行业和市政污水中的污染特征及消减研究进展

抗生素在养殖、制药及医疗卫生行业中的广泛使用导致环境中的抗性细菌(Antibiotic resistance bacteria,ARB)及抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)浓度日益增加,甚至已经威胁到人体健康.本文在总结大量文献的基础上,阐述了ARB和ARGs在抗生素典型行业(包括养殖业、制药业和医疗卫生业)和市政污水中的污染特征,重点介绍了污水处理系统(Wastewater treatment plants,WWTPs)不同处理工艺对抗性细菌和抗性基因消长的影响及机制,最后针对污水处理系统中抗性基因的消减提出了新的见解,并对今后研究方向进行了展望.     

北黄海近岸海域磺胺类抗生素及其抗性Escherichia coli分布

致病菌耐药性的增加和扩散目前已成为全球公共安全问题,为提供解决该问题的重要理论数据,在我国北黄海近岸海域采集排污口、海水养殖区和海滨浴场等水样和沉积物样品,利用HPLC-MS/MS分析水体样品中14种磺胺类(SAs)抗生素浓度含量,同时根据EPA方法(Method 1604)对水和沉积物中Escherichia coli(E.coli)和磺胺抗性E.coli(Re-E.coli)总量进行测定,计算出E.coli磺胺抗性水平,进而探讨该区域水体中E.coli磺胺抗性率与磺胺类抗生素浓度含量的相关性以及E.coli磺胺抗性菌株的分布特点及来源.结果显示,北黄海近岸海域水体中抗生素检出浓度差异性较大,磺胺浓度含量范围为ND-584.32 ng/L;E.coli和Re-E.coli每100 mL总量范围在27×104-5.5×104和8×104-1.6×104株,在每克沉积物中分别为0-1 363和0-320株;E.coli磺胺抗性率范围为18.18%-66.91%.研究表明,E.coli磺胺抗性率与磺胺类抗生素浓度含量存在显著相关性(P=0.846),说明环境残留抗生素可诱导抗性微生物;E.coli和Re-E.coli分布和抗性水平显示,抗性基因之间存在水平转移,且其主要来源是渔业养殖.     

抗生素环境行为及其环境效应研究进展

抗生素作为一类抗菌性药物广泛用于预防和治疗人类和动物疾病,并且在畜牧和水产养殖业中用于促进动物的生长.进入人和动物体内的抗生素不能被生物体完全吸收,大部分以原药或代谢物的形式经由尿液和粪便排出体外进入环境中.抗生素是环境中一类新型污染物,由于其使用量大和诱导产生抗生素耐药菌株,对人类健康和生态环境构成威胁,近年来受到日益广泛的关注.抗生素诱导产生的抗性基因(ARGs)也已经被定义为环境中一类新型污染物.本文介绍了抗生素的使用现状、环境来源以及不同环境介质中抗生素的分析方法和污染现状,并且对其吸附降解行为、毒性效应以及ARGs进行了讨论,最后指出了目前研究中存在的问题,并对未来研究进行了展望.在今后,应该更加系统地研究环境中抗生素的污染现状及其迁移转化等行为;开展低剂量长期慢性毒性和复合毒性效应研究;加强对环境中ARGs的污染现状和环境行为研究.     

气溶胶中抗生素抗性基因研究进展:以养殖场和医院为例

抗生素在医药和养殖业的大量使用导致耐药菌的出现,加速了抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)在不同环境介质中的传播扩散,抗生素耐药性已成为目前全球卫生、食品安全和发展的最大威胁之一。气溶胶作为ARGs的潜在储存库缺乏系统的研究数据,而通过空气传播具有较高抗生素抗性水平的细菌可能是引起重要疾病的主要传播途径。本文针对养殖场和医院2个抗生素大量使用的典型场所,对气溶胶中ARGs的污染现状、样品采集与检测技术进行综述,并探讨了这一环境污染的潜在风险,表明开展气溶胶中ARGs研究的必要性,并为以后需开展的工作提出几点建议。     

畜禽养殖过程抗生素使用与耐药病原菌及其抗性基因赋存的研究进展

兽用抗生素在提高畜禽生产性能、防治疾病方面发挥着重要作用,目前全球超过一半以上抗生素用于畜禽养殖,畜禽养殖源耐药病原菌、抗性基因及其传播风险愈益得到人们的重视。我国是畜禽养殖和抗生素使用大国,但兽用抗生素使用、病原菌耐药水平及其抗性基因类型等数据却较为缺乏,不利于今后畜禽养殖源耐药病原菌及其传播风险的控制。因此,本文通过文献调研,对我国和主要发达国家的兽用抗生素使用情况、畜禽养殖源耐药病原菌及其携带的抗性基因、基因移动元件以及向环境传播的途径进行分析、总结,以期为规范合理用药、降低耐药病原菌及其抗性基因传播风险,建立从畜禽养殖场至公共环境全过程的抗性污染控制链条提供借鉴。     

中国边缘海沉积物中抗生素抗性基因和致病菌的组成特征

抗生素抗性基因作为一种新型“污染物”已经受到广泛关注.研究边缘海中抗生素抗性基因和人类致病菌的组成特征,有助于深入认识海洋环境中抗生素抗性基因的起源和海洋致病菌的潜在健康风险.使用基于高通量测序的宏基因组学分析方法在中国边缘海沉积物中发现了多种抗生素抗性基因,主要以多重耐药基因为主,其中南海沉积物中抗生素抗性基因的总丰度约是黄渤海的2倍.与中国边缘海相比,珠江口沉积物中抗生素抗性基因丰度更高,与人类常用抗生素（如磺胺类、氨基糖苷类、β-内酰胺类、四环素类等）的耐药性更为相关.此外,中国边缘海沉积物中几乎没有发现质粒携带的抗性基因,而珠江口有约20%的抗性基因由质粒携带.中国边缘海沉积物中主要人类致病菌种包括肺炎链球菌（24.4%）、肺炎克雷伯菌（19.9%）、无乳链球菌（9.2%）、铜绿假单胞菌（6.9%）等.珠江口沉积物中致病菌群落组成与中国边缘海显著不同,副溶血性弧菌和空肠弯曲杆菌的丰度相对更高.上述研究表明,中国边缘海沉积物中存在高多样性的抗生素抗性基因和人类致病菌,人类活动干扰可导致其污染水平提高.     

兽药抗生素环境风险控制管理政策探析

抗生素作为兽药和饲料添加剂广泛用于世界各国的畜禽养殖,造成环境中抗生素/抗性基因传播扩散问题日益突出,严重威胁到生态环境和人类健康。笔者梳理了国内外在兽药抗生素登记、使用、标准以及防控计划等各环节的管理政策,从不同角度分阶段提出了我国兽药抗生素环境风险控制管理政策建议,包括:建立兽药环境监管机制,从源头控制抗生素抗性基因污染;制定兽药抗生素环境风险评估导则,从登记环节规避环境与健康风险;加快制定粪便和污水中抗生素/抗性基因的控制标准,从使用末端消除污染;加强含有抗生素的粪便处置与管理,限制抗生素/抗性基因的环境溢出;推广生态有机农业的开展,以期为我国兽药抗生素的环境管理提供基础支撑。     

城市污水生物处理过程中结合型和游离型胞外抗生素抗性基因的产生特征

胞外抗生素抗性基因是抗性基因的重要存在形式,可能通过转化重新进入细胞表达抗药性.因此其具有严峻却隐蔽的健康风险,且不同形态胞外抗生素抗性基因的风险存在显著差异,然而当前针对胞外抗性基因风险的研究极为稀少.本研究以序批式活性污泥反应器(SBR)为例,考察了污水生物处理过程中结合型和游离型胞外抗性基因产生的时空特征,以及曝气强度和污泥负荷的影响.结果 表明,SBR启动期2种胞外抗性基因均大量产生,且游离型胞外抗性基因的增加倍数和持续时间高于结合型:稳定运行后2种胞外抗性基因的丰度显著下降.从胞内外抗性基因的比重来看,好氧阶段以胞外抗性基因为主,且游离型胞外抗性基因比例达60％以上;厌氧阶段以胞内抗性基因为主,且结合型胞外抗性基因比例升高(7.5％～31.9％);出水中游离型胞外抗性基因占据绝对优势,比例达66.5％ ～ 86.9％.曝气强度提高使2种胞外抗性基因丰度显著提高,但游离型胞外抗性基因提高程度(2.2倍～12.2倍)高于结合型(2.1倍～62倍).污泥负荷提高同样导致2种胞外抗性基因丰度提高,但游离型胞外抗性基因提高程度(1.3倍～7.8倍)低于结合型(1.9倍～ 13.3倍).研究表明,大量胞外抗性基因将在污水生物处理过程中产生,并随污水排放至环境中,是水环境中抗生素抗性基因(ARGs)的重要来源之一.     

抗生素抗性基因在环境中的来源、传播扩散及生态风险

近年来,由于抗生素的滥用首先诱导动物体内产生抗生素抗性基因(antib iotic resistance genes,ARGs),从而加速了抗性基因在环境中细菌间的传播扩散.目前,抗生素抗性基因作为一类新型环境污染物,在不同环境介质中的传播、扩散可能比抗生素本身的环境危害更大.本文针对抗生素抗性基因在地表水、地下水、医疗废水、城市污水处理厂、养殖场、土壤、沉积物以及大气环境中的来源、分布、传播情况以及国内外最新研究动态进行综述.分析了抗生素抗性基因在环境中的潜在传播途径及其可能影响因素,并指出光照,厌氧,高温处理可以有效遏制抗生素抗性基因在环境中的传播和扩散.揭示了抗生素抗性基因可能造成的生态风险,针对我国对该类污染物的研究现状,提出了今后的研究重点.     

群体感应信号分子存在下磺胺对大肠杆菌生长、突变及R388质粒接合转移的影响

抗生素的滥用使细菌耐药性问题日益突出,给许多疾病的预防与控制增加了难度。基因突变和质粒接合转移是细菌获得抗生素抗性基因的主要方式,许多研究围绕抗性基因来展开,但是关于群体感应对于抗性基因产生和传播的影响鲜有报道。本文以大肠杆菌(Escherichia coli)为模式生物,群体感应信号分子N-(β-酮己酰)-L-高丝氨酸内酯(3-oxo-C6-HSL,C6)和3种磺胺类抗生素(磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑、磺胺氯哒嗪)为研究对象,测定了其对大肠杆菌生长效应、突变效应及接合转移效应的影响。结果表明:C6不影响磺胺对大肠杆菌的生长抑制率,但能够削弱磺胺对大肠杆菌突变的促进作用,并且能增强磺胺对大肠杆菌R388质粒接合转移的抑制作用。本文为从群体感应角度研究大肠杆菌耐药性的产生与传播提供新思路。     

土壤环境中四环素类抗生素残留及抗性基因污染的研究进展(Tetracycline Residues and Tetracycline Resistance Gene Pollution in Soil: A Review)

近年来,致病菌耐药性的增加和扩散已成为全世界关注的热点问题,而人类医疗和畜禽养殖业抗生素的滥用正不断加剧这一问题.众多研究表明土壤环境作为一个巨大的抗性基因储存库,在抗性微生物和抗性基因的传播中起重要的作用,具有潜在的生态与健康风险.在总结国内外最新研究基础上,对土壤环境中典型抗生素-四环素类抗生素的主要污染源以及其在土壤中的基本环境行为等进行了分析,并探讨了土壤中四环素类抗性基因的来源、迁移和扩散及分子检测手段等问题.我国作为抗生素的生产和消费大国,抗生素污染问题较其他国家更为严重,而国内相关研究才刚刚起步,迫切需要开展有关环境中抗生素和抗生素抗性基因污染的系统研究.     

抗生素、重金属和杀生剂抗性共选择机制

细菌抗生素抗性已被世界卫生组织认定为对公众健康的重要威胁。细菌抗性除了受到抗生素的直接选择压力,也受到其他物质如重金属和杀生剂的共同影响。研究发现,细菌可以通过外排泵系统、细胞膜通透性改变、作用靶标点的改变、酶修饰或降解作用、应激反应改变生理特性、金属螯合和生物转化等抗性机制对这些选择压力产生抗性,或者通过协同抗性、交叉抗性和共调控抗性的机制产生多重抗性。本文综述了细菌对抗生素、重金属和杀生剂的单一抗性机制、多重抗性机制,以及重金属和杀生剂对细菌抗生素抗性的影响机制,并分析了目前研究的不足之处。     

抗生素与LED209对大肠杆菌的联合毒性机制

抗生素是一把双刃剑,在提高医疗水平的同时会促进抗性基因的发展。群体感应抑制剂(quorum sensing inhibitors,QSIs)可有效地避免这一缺陷,有望成为抗生素的替代品而与抗生素有环境共存的可能,但目前尚缺乏它们的联合毒性机制及其相关的环境风险评价研究。本文以大肠杆菌为受试生物,测定了群体感应抑制剂N-苯基-4-(3-苯基硫代脲基)苯磺酰胺(LED209)与5种抗生素的单一和二元联合毒性。结果表明,LED209与5种抗生素的联合毒性作用均表现为拮抗,推测是LED209通过影响鞭毛合成,减弱了抗生素对大肠杆菌的生物有效性;同时通过拆分分子式,发现了拮抗作用可能源于LED209分子式中的含苯基和硫代脲基的L1分子,因此建议未来在LED209药物优化时,应尽可能的保留L1部分的基团,从而保证混合体系的最小环境风险。本研究不仅为联合用药提供依据,而且从环境风险评价角度为抗生素替代品LED209的结构优化提供理论指导。     

鸡、猪粪便源大肠杆菌对4种抗生素耐药性的比较

以琼脂稀释法对67株鸡源大肠杆菌及61株猪源大肠杆菌进行最低抑菌浓度(MIC)测定,并以SPSS分别进行卡方检验和Probit模型估算,分析不同来源大肠杆菌耐药差异显著性及不同抗生素的半数抑菌浓度(MIC50),以期对不同畜禽粪便来源的大肠杆菌耐药差异进行详细准确的探讨。结果显示,鸡源大肠杆菌对头孢噻肟、诺氟沙星、环丙沙星和四环素耐药率分别为98.51%、68.66%、56.72%和100%,猪源大肠杆菌对头孢噻肟耐药率为88.52%,对诺氟沙星、环丙沙星和四环素则100%耐药。除四环素,鸡源、猪源大肠杆菌对诺氟沙星、环丙沙星、头孢噻肟的耐受差异显著(P0.05),51%的鸡源大肠杆菌和89%的猪源大肠杆菌均呈4重耐药。SPSS分析结果表明,Probit模型估算结果优于当前MIC50常规计算方法,头孢噻肟、诺氟沙星、环丙沙星和四环素对鸡源大肠杆菌MIC50分别为40.031μg·m L~(-1)、40.020μg·m L~(-1)、2.683μg·m L~(-1)和101.418μg·m L~(-1),对猪源大肠杆菌MIC50分别为8.724μg·m L~(-1)、56.044μg·m L~(-1)、31.214μg·m L~(-1)和130.915μg·m L~(-1)。回归方程显示环丙沙星对鸡源大肠杆菌抑制作用最强;高于40.031μg·m L~(-1)时,诺氟沙星抗菌作用弱于头孢噻肟,低于120.23μg·m L~(-1)时,诺氟沙星抗菌作用强于四环素;头孢噻肟、环丙沙星、诺氟沙星和四环素对猪源大肠杆菌的抑菌作用则呈递减趋势。同时验证了诺氟沙星和环丙沙星属同种作用机制,基于Probit模型计算更简单、快速、直观。研究结果可为畜禽养殖中大肠杆菌的耐药差异监控提供一定的数据基础。     

Association between heavy metals and antibiotic-resistant human pathogens in environmental reservoirs: A review

Heavy metals can act as co-selecting agents and promote antibiotic resistance. Most frequent resistances to heavy metals are observed for zinc and cadmium. P. aeruginosa and E. coli are commonly resistant to heavy metals and antibiotics. Heavy metals proliferate antibiotic resistance through co- and cross-resistance. Heavy metal and antibiotic resistances are common near anthropogenic activities. Antibiotic resistance in human pathogens can proliferate under selective pressures. Heavy metals in environmental reservoirs may contribute to selecting antibiotic-resistant strains. To determine the associations between heavy metals and antibiotic resistance, a literature review was conducted to systematically collect and categorize evidence for co-occurrence of resistance to heavy metals and antibiotics within human pathogenic bacteria in water, wastewater, and soil. In total, 42 publications adhered to inclusion criteria. Across the reservoirs, zinc and cadmium were the most commonly observed heavy metals associated with resistance to antibiotics. Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli were the most commonly studied bacteria with reported co-occurrence of resistance to several heavy metals and antibiotic classes. As co-selecting agents, prevalence of heavy metals in the environment can proliferate resistance to heavy metals and antibiotics through co-resistance and cross-resistance mechanisms. In comparing different reservoirs, soils and sediments harbor higher heavy metal and antibiotic resistances compared to water environments. Additionally, abiotic factors such as pH can affect the solubility and hence, the availability of heavy metals to bacterial pathogens. Overall, our review demonstrates heavy metals act as co-selecting agents in the proliferation of antibiotic resistance in human pathogens in multiple environmental reservoirs. More studies that include statistical data are needed to further describe the exposure-response relationships between heavy metals and antibiotic resistance in different environmental media. Moreover, integration of culture-based and molecular-based methods in future studies are recommended to better inform our understanding of bacterial co- and cross-resistance mechanisms to heavy metals and antibiotics.