CRISPR/Cas系统抵御细菌耐药

近年来,细菌耐药性问题在全球范围内日益严重,世界各地不断出现各种新型耐药基因及“超级细菌”,以此形成的细菌耐药性污染已成为威胁全球公共卫生与环境安全的重大问题。目前除了在管理上规范合理用药和限制抗生素排放,应探讨抵御细菌耐药的分子机制,有效地从根本上遏制细菌耐药的产生。CRISPR系统作为一种天然免疫系统,可用来对抗入侵的外源性遗传物质,其结构和功能与细菌耐药及毒力因素密切相关,深入分析两者的关系有助于更好地理解细菌耐药机制,为防治细菌耐药提供了新的方向。     

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。     

信息素调控质粒介导的粪肠球菌耐药基因接合转移机制研究进展

粪肠球菌是一种在自然环境中广泛存在的革兰氏阳性细菌.由于其特殊的耐药机制及高频率的耐药基因转移方式,导致了环境中耐药粪肠球菌的广泛传播,生态安全形势严峻.其中,信息素应答质粒介导的粪肠球菌耐药基因的接合转移是造成粪肠球菌耐药基因快速扩散的重要方式.本文回顾了近些年关于信息素应答质粒接合转移的研究成果,分析总结了接合转移的必要条件、正负调控信息素对接合转移的调节作用,并以携带四环素抗性的质粒pCF10为例简要探讨了接合转移相关基因、蛋白的调控机制,旨在更加全面地揭示粪肠球菌的耐药基因传播机制,为耐药细菌的基因转移机制研究提供参考.     

信息素调控质粒介导的粪肠球菌耐药基因接合转移机制研究进展

粪肠球菌是一种在自然环境中广泛存在的革兰氏阳性细菌.由于其特殊的耐药机制及高频率的耐药基因转移方式,导致了环境中耐药粪肠球菌的广泛传播,生态安全形势严峻.其中,信息素应答质粒介导的粪肠球菌耐药基因的接合转移是造成粪肠球菌耐药基因快速扩散的重要方式.本文回顾了近些年关于信息素应答质粒接合转移的研究成果,分析总结了接合转移的必要条件、正负调控信息素对接合转移的调节作用,并以携带四环素抗性的质粒pCF10为例简要探讨了接合转移相关基因、蛋白的调控机制,旨在更加全面地揭示粪肠球菌的耐药基因传播机制,为耐药细菌的基因转移机制研究提供参考.     

饮用水中细菌耐药及其健康风险研究进展

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。     

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bla_KPC未被发现外,其余ARGs（mcr-1、vanA、bla_NDM-1、aadA、bla_TEM、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、bla_TEM、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97.25%和99.18%,以aadA最高,其次为bla_TEM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。     

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。     

养殖水环境中抗生素对鱼类肠道菌群结构、功能和抗性组的影响研究进展

当前,抗生素类药物被广泛应用于水产养殖业,且在水环境中频繁检出多种类型的抗生素。抗生素和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)是多重耐药菌甚至“超级细菌”产生的源头,抗生素被列为一类新兴的有机污染物,对环境中生物的潜在不利影响已引起广泛关注。鱼类的肠道菌群会通过自身的细胞组分或代谢产物,影响鱼类的营养代谢、系统发育和免疫调节等生理过程。鱼类肠道菌群保持健康平衡状态能保障鱼体健康,水产养殖环境中残留的抗生素会对鱼类肠道菌群造成严重影响,相关研究已经展开。本文总结归纳了近年来部分国内外养殖水环境中抗生素的污染状况。基于目前的研究成果重点综述了抗生素对鱼类肠道菌群结构、功能和抗性组的影响,为抗生素的毒理学评价提供总结和新的研究思路,为进一步开展抗生素环境风险评估及制定污染防控阻断策略等研究提供参考。     

环境微生物耐药阻控研究进展

世界卫生组织将微生物耐药视为21世纪全球健康的主要挑战之一.根据One Health观念,微生物耐药可以跨越生态边界在环境、动物、人体中传播,给生态安全和人类健康带来威胁.耐药菌株的快速传播和演变使得传统抗生素治疗效果逐渐减弱.因此,需要研究环境中耐药现状,提出缓解环境微生物耐药的策略.在该综述中,我们重点介绍缓解微生物耐药的策略,具体包括化学阻控、生物阻控、CRISPR-Cas系统应用和群落调节等手段,并对这些策略的优缺点进行了评述.这些策略有望遏制全球耐药的恶化及蔓延.     

氯霉素对体外模拟人体肠道菌群的影响

研究氯霉素对人体肠道菌群结构及短链脂肪酸的体外影响,可为理解肠道细菌和真菌间的关系提供理论依据,并为肠道微生物的分离提供参考.借助模拟人体肠道发酵技术,通过Illumina HiSeq高通量测序分析氯霉素对发酵液中肠道微生物群落结构的影响,并利用气相色谱法测定菌群代谢产物短链脂肪酸的含量.发酵液中优势真菌为子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）,优势细菌为变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）.与对照相比,门水平上氯霉素显著降低子囊菌门（P=0.045）的相对丰度,显著增加真菌norank(Eukaryota norank,P=0.017)的相对丰度;属水平上氯霉素显著增加普雷沃氏菌属7(Prevotella 7)和肠球菌属（Enterococcus）等细菌及酵母菌目（Saccharomycetales）和德福里斯孢属（Devriesia）等真菌的相对丰度,显著降低韦荣氏球菌科（Veillonellaceae）和Gloeotinia的相...     

新兴污染物对抗生素抗性基因水平转移的影响

抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)引起的抗生素耐药性问题被列为新兴环境污染问题,对生态环境和人类健康构成严重威胁。当前备受关注的环境新兴污染物(如内分泌干扰物、重金属、微塑料、纳米塑料等)都可以通过水平基因转移单独或协同促进ARGs在环境中的传播、转移和扩散。新兴污染物如何影响ARGs的水平转移过程已成为备受关注的研究热点。本文全面综述了ARGs的来源及水平基因转移的3种经典方式(接合、自然转化和转导),总结了新兴污染物影响ARGs水平转移的规律及潜在机制,以充分认识ARGs在生态系统中的传播动态与最终命运,有助于全面了解新兴污染物在ARGs传播中的作用。最后提出了目前ARGs水平转移的阻断措施和研究的局限性,并为未来研究提出了相关建议,以便制定有效策略防控并阻断ARGs在环境中的传播过程。     

生产过程中抗生素与抗药基因的排放特征、环境行为及控制

世界卫生组织在2000年的报告中将抗生素抗性列为本世纪人类在健康领域面临的最大挑战之一,有关抗药基因传播机制与控制技术的研究已经成为国际环境科学领域的一个前沿问题.本文以生产量大、使用历史长的几种发酵类和化学合成类生素为对象,以典型城市污水厂为对照系统,全面评估抗生素生产及废水处理过程中抗生素与抗药基因的排放特征;把传统的筛选培养方法与高通量测序技术及生物信息学手段有机结合,深入研究抗生素胁迫下整合子对抗性基因的重组作用及质粒介导的结合转移作用,以揭示抗药基因在抗生素压力驱动下主要的水平转移机制;构建多通道生物膜流动暴露系统进行抗生素最小选择浓度评价;研究针对抗生素生产全过程的抗生素及抗药基因控制多级屏障技术,为抗药基因的污染控制与管理提供全面系统的科学基础.     

非抗生素类新污染物影响质粒携带的抗生素抗性基因(ARGs)水平转移研究进展

人们通常认为抗生素的选择压力是造成抗生素抗性基因快速扩散的原因,但是越来越多的研究表明环境中非抗生素类新污染物也能够造成抗生素抗性基因快速扩散。本文对非抗生素类新污染物影响质粒携带抗性基因水平转移规律和机制研究进展进行了归纳总结。目前的研究大多集中在内分泌干扰物、药品及个人护理产品以及纳米材料影响R质粒携带抗生素抗性基因水平转移,相关机制主要关注非抗生素类新污染物对活性氧、应激反应以及细胞膜通透性的影响。持久性有机污染物影响质粒携带抗性基因水平转移规律以及非抗生素类新污染物对其他质粒携带的抗生素抗性基因水平转移规律和其他类型的机制可以作为未来的研究方向。     

污水处理过程中抗生素抗性基因的检测及其水平转移机制的研究进展

抗生素的滥用使得近年来环境中抗生素频繁检出,同时污水处理厂接纳不同来源的污水后也促进了抗性基因的水平转移.现阶段抗性基因和水平转移的定性、定量检测手段多样化,尤其是水平转移的机制也备受关注.本文介绍了抗生素抗性基因和水平转移的检测方法以及抗性基因水平转移的研究进展,展望了今后的发展方向,以期为抑制抗性基因的扩散提供技术参考.     

环境中抗药基因水平转移研究进展

抗药基因是一种新型环境污染物,一旦被致病菌获得,将导致抗生素的临床使用失效,从而危害公共健康。抗药基因可通过转移因子在细菌间传播,加剧抗药基因的扩散效应,提升了环境健康风险性,因此抗药基因水平转移受到了越来越多的关注。本文介绍了抗药基因水平转移的分子机制,总结了不同环境中各种抗药基因水平转移途径的研究现状,并对该领域将来的研究方向提出了展望,以期为环境中抗药基因的调查评估、污染控制及合理管理提供理论参考。     

抗生素抗性基因在废(污)水处理系统的来源、传播扩散、归趋以及污染控制研究进展

人类在生活生产中大量使用抗生素,使抗生素抗性菌(Antibiotic resistance bacteria,ARB)和抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)日益在环境中被检出.含有这些污染物的污水被污水处理系统(Wastewater treatment plants,WWTPs)所接纳,抗性细菌在处理系统内得以大量增殖,使得污水处理系统成为抗性细菌和抗性基因的重要储存库.由于污水处理系统对ARB和ARGs的处理效果并不理想,抗性基因随出水排放至纳污水体,会造成环境中抗性基因污染.本文总结并分析了抗生素抗性基因在污水处理系统中的来源、传播扩散途径、归趋以及污染控制的最新研究进展,提出了现存问题以及今后工作的重点,以期为ARGs的污染控制及消减提供可行性参考.     

细菌外囊泡介导抗生素抗性基因水平转移的研究进展

胞外囊泡是参与细胞间的物质传递和信息交流的重要媒介.近年来,细菌通过分泌外囊泡装载新型环境污染物抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)在细菌间发生基因水平转移已被确认为ARGs水平转移的一种新途径.本文介绍了细菌外囊泡的概念、来源和功能,明确了细菌外囊泡在细胞通信和生物过程调控中的重要作用,说明细菌外囊泡介导ARGs水平转移的机制,明确细菌外囊泡在抗生素抗性基因传播中的关键作用.重点探讨了细菌外囊泡介导ARGs传播的影响因素及对生态环境的危害.本文以囊泡融合传播ARGs的新途径为切入点,综述了细菌外囊泡介导的ARGs在环境中发生水平转移的特征与机制,进一步完善了 ARGs在环境中的分布和传播特征,对更深入地开发针对抗生素耐药性的阻控和削减技术具有重要意义.     

抗性DNA在水土环境中的迁移归趋与水平转移

抗性基因是与抗生素的滥用密切关联的一种新型环境污染物.DNA作为抗性基因的载体,其在环境中的赋存、迁移与水平转移对于环境中抗药性的传播十分重要.基于文献,本文针对与抗药性传播密切关联的各个环节,系统讨论了环境因子对DNA分子的损伤、保护和修复等影响DNA的赋存与归趋的机制,DNA吸附、解吸与迁移等影响其在环境中移动性的机制,以及水平转移等引发细菌产生抗药性的机制.文末提出了值得进一步研究的科学问题.