饮用水系统中抗生素抗性基因的研究进展

抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)在饮用水系统中的传播和扩散已成为全球公共健康的主要威胁之一.饮用水厂处理工艺对抗生素抗性基因的去除效果对保证饮用水水质安全具有重要意义,但是水处理工艺、消毒方式以及管网输配系统对不同抗生素抗性基因的影响差异较大.本文在总结了大量文献的基础上,阐述了饮用水系统中抗生素抗性基因的污染特征,综述了臭氧、混凝、砂滤、生物活性炭以及氯消毒和超滤膜等不同水处理工艺对抗生素抗性基因去除的影响及其机理.     

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。     

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.     

农田土壤抗生素抗性基因与微生物群落的关系

抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)作为一种新型环境污染物,近20年来在农田土壤中广泛富集,促进了耐药性的传播.土壤微生物群落在农业种植下也发生了极大的变化,由于ARGs的传播扩散与微生物息息相关,因此关于两者之间关系及相互作用的研究急速增加.本文通过综述近几年的国内外研究成果,概述了农田土壤ARGs的分布现状和优势微生物群落的变化情况,从农业种植模式、有机肥施用情况、施用有机肥的种类、土壤理化性质和土壤污染影响等角度总结ARGs富集与优势微生物群落、微生物多样性变化的关系,指出耐药菌的变化情况,基于当下研究的不足展望了继续深入探索的方向,为今后进一步深入探索两者间的科学规律提出了设想.     

MBR工艺处理螺旋霉素制药废水过程中抗生素耐药菌与抗性基因的研究

抗生素废水含有大量的抗生素耐药菌(antibiotic resistant bacteria,ARB)与抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs),处理排放后可能增强受纳环境的微生物抗性,因此有必要深入研究抗生素废水处理过程中ARB与ARGs的削减效果及其影响因素。本研究采用膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)工艺处理螺旋霉素制药废水,考察了不同水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)对ARB与ARGs削减效果的影响。结果表明,虽然在HRT=30 h时MBR对COD与氨氮的去除率略高于HRT=40 h,但HRT=40 h时,不仅总异养菌与肠球菌的去除效果更佳,出水肠球菌耐药率及携带的抗性基因检出率也更低,而且MBR对废水中erm B、erm F、erm X、mef A、ere A、mph B和转移元件ISCR 1、Tn 916/1545相对丰度的削减效果更好。这表明长HRT更有利于MBR工艺削减螺旋霉素废水的耐药菌与抗性基因。     

纳米材料对环境抗生素抗性基因污染扩散影响的研究进展

抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的环境扩散严重威胁了人类健康和生态安全。除抗生素滥用所产生的选择性压力以外,其他环境物质也能影响ARGs的传播。而纳米材料的广泛应用使其不可避免地在环境中扩散并进而影响ARGs的环境分布。因此,笔者综述了近年来纳米材料影响ARGs污染扩散的研究,并探讨了纳米材料对ARGs传播的影响机制,旨在深入理解ARGs的环境扩散行为,为ARGs环境控制及纳米材料非毒性环境效应的评估提供理论和技术支持。     

医疗废物堆置场地土壤抗生素抗性基因组成特征——以华东丘陵地区某医废堆场为例

抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)目前已经被认为是一种重要的环境污染物;土壤中存在的微生物代表了ARGs的古老进化起源之一,并且已被认为是临床病原体获得ARGs的重要交换介质.为测试医疗废物堆置区域的ARGs丰度,在医废堆置区内外采集了共28个土壤样品.在提取样品中的微生物宏基因组之后,对所提取的DNA进行高通量测序.将所得序列与抗生素抗性基因数据库进行比对,并通过计算不同类型以及不同亚型的ARGs拷贝数/16S rRNA基因拷贝数评估ARGs的组成.结果显示,医废堆置区内样本所含的氨基糖苷类、氯霉素类、磺胺类、四环素类ARGs丰度显著高于堆置区外样本(分别达到了0.0134±0.0138、0.00615±0.00747、0.0188±0.0254以及0.00504±0.00292 ARGs拷贝数/16S rRNA基因拷贝数),特别是sul1(磺胺类)、flo R(氯霉素类)、cat B(氯霉素类)、aph(3’’)-I(氨基糖苷类)和tet G(四环素类)这5类ARGs亚型;同时,医废堆置区内样本有着更高的ARGs多样性(t-test,P 0.05).本研究表明医疗废物堆置会显著提高区域内土壤中ARGs的丰度以及多样性,从而增加潜在环境风险.(图7表4参34)     

抗生素抗性基因在生活及工业混合废水处理系统中的分布和去除

抗生素抗性基因(ARGs)由于其广泛的传播与转移,成为日益严峻的环境问题。污水处理厂(WWTP)被公认为ARGs的主要来源之一。膜生物反应器(MBR)是一种新型污染物去除工艺。在一个具有传统生物处理和膜系统处理的城镇污水处理系统的进水中,检出17种ARGs,并首次检出甲氧苄啶类ARGs。进水中sulΙ基因的绝对丰度最高,随后依次是tet C、sulⅡ、tet W、dfr A1、flo R和dfr A13基因。不同的处理系统去除同一种ARGs效果各不相同,MBR对ARGs去除效果显著优于传统生物处理工艺,同一个处理系统处理不同类ARGs,四环素类ARGs被去除的效果显著优于其他ARGs被去除的效果,绝对丰度下降了3.8个数量级。ARGs没有真正意义上的去除,只是从水体转移到污泥中,污泥中的ARGs不断积累。     

淡水环境中抗生素抗性基因的来源、归趋和风险

近年来淡水体中抗生素耐药菌及抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的广泛分布和快速传播已成为全球性的环境健康热点问题,国内外学者围绕淡水环境中ARGs的主要来源、多介质分布、转移机制及ARGs与微生物群落的互作机制开展了一系列研究.本文综述了医疗废水、污水处理厂尾水和养殖废水作为淡水环境中ARGs主要来源的关键作用,分析了国内外淡水环境中ARGs多介质分布和归趋特征,阐明了淡水环境中ARGs传播扩散途径和归趋影响因子,归纳了ARGs风险形成机制与评价方法,提出了未来关于淡水环境中ARGs的研究热点和趋势,以期为ARGs环境与健康风险管控提供参考.目前关于ARGs产生过程与归趋特性的认识仍相对局限,ARGs在水生食物链中动态归趋特征、传播扩散过程和暴露风险形成机制的相关研究亟待加强,淡水环境ARGs生态健康风险的系统评估方法也需尽快建立.     

海洋环境中抗生素存在与环境行为研究进展

由于抗生素的频繁使用和排放，抗生素不断排放进入水环境，表现为“持续存在”的状态，对生态环境系统造成长期、持续的环境风险，由此导致的环境污染和细菌耐药性是我国及全球都亟待解决的重大环境问题.抗生素持久性的选择压力会产生抗生素抗性基因（antibiotic resistant genes,ARGs），其在环境中的持久性残留，在菌群间的迁移、传播和扩增，比抗生素残留本身对生态环境的危害更大.随着海洋资源与环境的持续开发与利用，海洋正逐步成为抗生素和ARGs的重要储存库，海洋环境中的抗生素和ARGs对海洋生态环境和公众健康的威胁同样不容忽视.本文对海洋环境中抗生素的来源、赋存、迁移转化和生态风险等研究进行分析梳理，对海洋环境中ARGs的环境行为进行综述，以期为海洋环境中抗生素和ARGs环境行为和风险评估研究提供参考，最后对相关研究的发展趋势进行了展望.     

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.     

功能宏基因组学在新型抗生素耐药基因研究中的应用进展

抗生素耐药性是二十一世纪人类面对的最严峻的环境健康问题之一.抗生素耐药基因(Antibiotics resistance genes, ARGs)被认为是一类新型环境污染物.当前针对ARGs的主要研究方法有细菌分离和培养法、聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)法、和宏基因组法.然而,仅有功能宏基因组方法能发现新型的ARGs.功能宏基因组方法利用新一代测序技术的高通量的特性,结合分子生物学技术和功能筛选构建有关抗生素耐药性的基因库,通过生物信息学分析高效地发现新型ARGs.本文综述了近来利用功能宏基因组技术筛选新型ARGs的相关研究进展,总结了功能宏基因学相关的技术和方法的优势和限制,并展望了功能宏基因学方法进一步发展的方向.     

生态毒理学教学专栏寄语

抗生素的长期滥用,使得环境细菌耐药性不断增强,加速了耐药基因(antibiotics resistance genes,ARGs)在环境中的传播扩散,并给饮用水带来健康风险。在介绍饮用水中抗生素和耐药基因污染现状的基础上,阐述了耐药基因在饮用水中的来源和归趋,对环境中抗生素和耐药基因的人体健康风险做了初步探讨,针对目前饮用水的污染现状,对今后有关饮用水中细菌耐药的研究进行了展望。     

微塑料和多种抗生素胁迫下土壤环境因子的响应特性

为了深入探究微塑料(microplastics,MPs)、抗生素胁迫下土壤环境因子产生的响应特性,以聚乙烯(polyethylene,PE)、四环素(tetracycline,TC)、环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)为研究对象,通过单独、联合施用到土壤中4周后,开展了土壤的理化性质、酶活性、抗生素残留、抗生素抗性菌(antibiotics resistant bacteria,ARB)抗性、抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)、微生物群落的多样性等方面研究.结果显示,施用MPs与抗生素的容重比对照组分别增大了12.3%、16.9%、 21.8%.有机质含量由39.96g·kg^-1变化为53.21g·kg^-1,与对照组相比分别增大了9.16%、12.39%、14.09%、18.47%、32.03%、33.16%、36.04%.阳离子交换量由对照组的44.36 cmol·kg^-1显著变化为62.45 cmol·kg^-1,与对照组相比分别增大了2...     

养殖场废水中磺胺类和四环素抗生素及其抗性基因的定量检测

抗生素滥用及其诱导产生的抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）污染已经引起人们的广泛关注。选取上海市某地养殖场作为研究对象,采用高效液相色谱-质谱法和实时荧光定量PCR法,对养殖场污水及附近农田灌溉渠河水中5种四环素及磺胺类抗生素,8种对应的ARGs的含量、特征及相关性进行了研究。研究结果显示,在采集的水样中均含有待检测的5种抗生素,养殖污水中抗生素含量高于农田灌溉河水,各样本中四环素类抗生素含量均略高于磺胺类抗生素,2种四环素抗生素总量为294.0~376.1μg﹒L-1,3种磺胺类抗生素总量为197.7~323.0μg﹒L-1。养殖场污水样本中8种ARGs均有检出,磺胺类抗性基因中sul（A）含量最高,绝对拷贝数为108.4108~1010.3728;四环素类抗性基因中tet（W）含量最高,绝对拷贝数为106.18805~107.8874。农田灌溉渠河水中除tet B（P）外,其它7种ARGs均有检出。样本中ARGs相对表达量总体呈现磺胺类ARGs高于四环素类ARGs的特点。抗生素浓度与ARGs相对表达量的Pearson相关性分析显示,样本中sul（Ⅲ）与磺胺类抗生素浓度存在较明显的正相关性,但其它几种ARGs与抗生素则未见或存在一定负相关性。表明除抗生素外,ARGs在水环境中的丰度可能与ARGs种类及其它环境因子有关。该研究将有助于认识上海地区养殖场废水中抗生素和ARGs污染状况,为进一步开展黄浦江水域抗生素尤其是ARGs的污染研究提供数据基础。     

城市社区农贸市场空气微生物及抗生素抗性基因研究

社区农贸市场活禽交易区是城市重要的人畜交叉感染区域,区内高存量的微生物和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)可通过粪便、冲洗水、空气等介质传播扩散。而空气介质中通过微生物气溶胶形式的传播途径,因其隐秘性、持久性的特点而对社区居民健康构成严重威胁。本文研究了深圳市某典型社区农贸市场内空气微生物及抗生素抗性基因。结果表明,活禽交易区可培养细菌浓度高达105CFU·m-3,远高于一般室内区域(103CFU·m-3),其中PM2.5精细颗粒物(0.65~3.3μm)中所含菌量占总菌量42%以上;活禽交易区空气介质中,抗生素抗性基因tet G、tet W、sul1和sul2检出率达70%以上,其绝对浓度在10~4~10~9copies·m-3之间;周边环境空气样品中,随着与活禽交易区距离的增加,空气微生物及抗生素抗性基因含量呈显著下降趋势。结果表明,农贸市场活禽交易区是微生物和抗生素抗性基因的一个重要储存库,活禽交易区空气会严重影响农贸市场及其外周边空气质量。     

环境中抗生素及其生态毒性效应研究进展

近年来,越来越多的抗生素类药物用于在医疗、畜禽和水产养殖业。由于其机体代谢率低,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,造成抗生素在水体和土壤等环境介质中的残留。这些残留的抗生素会导致潜在的环境风险,其中最严重的是会诱发和传播各类抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs),进而对人类健康产生威胁。本文介绍了环境中抗生素的来源,归趋和残留状况,并且对其所引起的生态毒性效应以及ARGs进行总结,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。     

污水处理厂空气介质抗生素抗性基因的分布

考察了污水处理厂空气介质中典型的抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)污染水平和浓度分布,并通过16S r RNA高通量技术对样品进行亲缘性及溯源研究。结果表明,在污水厂空气样品中8种抗生素抗性基因的检出率均超过50%,其中tet C、sul1、sul2和erm B检出率为100%。在曝气池和污泥脱水车间空气样品中8种抗性基因检出率均为100%。对其中的sul1、sul2、tet G和tet X共4种ARGs的定量分析结果表明,以上4种基因的相对浓度范围在102~105copies·ng~(-1)DNA之间,与邻近居民区空气样品抗性基因浓度处于同一水平;空气样品16S r RNA高通量测序聚类分析结果显示,居民区空气与污水厂园区内空气有较高的种群相似度,污水厂处理单元对其邻近区域的空气介质微生物组成影响较大。     

天津市中心城区集中供应管网末梢水的抗生素耐药基因污染特征研究

为了研究天津市中心城区集中供应管网末梢水的抗生素耐药基因(antibiotic resistance genes,ARGs)污染特征,采集了天津市中心城区6个采样点的管网末梢水样,分别采用微孔滤膜正压过滤法及核酸吸附-洗脱法富集水中细菌和胞外核酸后,利用实时定量PCR技术对15种胞内ARGs和胞外ARGs进行定量检测.结果表明,在待检的15种ARGs中,除了耐碳青霉烯类 blaKPC 未被发现外,其余 ARGs(mcr-1、vanA、blaNDM-1、aadA、blaTEM、sul1、tetM、tetA、dfrA1、rpoB1、catA1、ermB、katG 和 qnrA)均在天津市中心城区所有管网末梢水样中检出,其中,mcr-1、vanA、aadA、blaTEM、sul1、tetM、tetA和dfrA1等8种在细胞内外含量均较高,分别占待检的胞内ARGs和胞外ARGs总量的9725％和99.18％,以aadA最高,其次为blaTEM和sul1;细胞内ARGs总绝对浓度高于细胞外(P＜0.05),前者为后者的3.8倍.天津市中心城区集中供应管网末梢普遍存在胞内ARGs和胞外ARGs污染,且细胞内外超级耐药基因均有检出.     

海洋环境中抗生素抗性基因研究进展

抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）作为一种危害人类和生物健康的新污染物,已成为21世纪人们面临的重大挑战之一.海洋是人类活动产生的ARGs的潜在储库,但目前人们对海洋环境中ARGs的来源、污染水平、传播路径、健康影响等的认知较为缺乏,相关研究尚处于起步阶段.本文在总结国内外最新研究的基础上,综述了国内外海洋环境中ARGs的研究进展,重点探讨了海洋环境中ARGs的来源、不同海域ARGs的污染现状、环境因素对海水和沉积物中ARGs组成的影响等,并进一步分析了海洋环境中ARGs的潜在生态和健康风险,以期为未来海洋环境中ARGs污染的相关研究和监管提供参考.