水環(huán)境是抗生素耐藥性傳播的關(guān)鍵節(jié)點.然而,對水環(huán)境中耐藥基因的來源、遷移和歸趨仍缺乏深入的科學(xué)研究.對于已具備抗生素耐藥基因暴露水平的環(huán)境,如何進(jìn)行環(huán)境健康風(fēng)險評估仍缺乏基本框架和精準(zhǔn)模型.此外,控制阻斷策略的制訂和實施也缺少全局性布局.本文將聚焦上述三方面,以水環(huán)境為主,探討環(huán)境抗生素耐藥性的科學(xué)研究前沿、環(huán)境健康風(fēng)險評估和控制阻斷策略.科學(xué)前沿包括:（1）耐藥基因的主要選擇壓力——抗生素的標(biāo)準(zhǔn)檢測體系與共享基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立;（2）水環(huán)境中抗生素的遷移轉(zhuǎn)化和生物可利用性;（3）耐藥基因在污水處理廠生態(tài)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散;（4）探索耐藥基因暴露水平研究的標(biāo)準(zhǔn)化方法:宏基因組學(xué)和高通量q PCR;（5）耐藥基因水平轉(zhuǎn)移和環(huán)境傳播的關(guān)鍵可移動遺傳元件;（6）耐藥基因的基因組大數(shù)據(jù)深度挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí).環(huán)境健康風(fēng)險評估需區(qū)分兩種風(fēng)險,即抗生素治療失效的風(fēng)險和耐藥基因在環(huán)境中傳播的風(fēng)險.耐藥性的防控阻斷涉及多學(xué)科聯(lián)動,需要臨床醫(yī)學(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)、藥學(xué)、環(huán)境科學(xué)與工程、教育學(xué)等多方共同努力.應(yīng)從"衛(wèi)生一體化"（One Health）的全局出發(fā),優(yōu)先在關(guān)鍵排放源等節(jié)點上加大防控投入,以有效阻斷抗生素... 

【文章來源】：科學(xué)通報. 2020,65(24)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

典型環(huán)境樣品中耐藥基因的賦存狀態(tài).(a)50個環(huán)境樣品中抗生素耐藥基因的豐度分布(單位:ARGs拷貝數(shù)/16S-rRNA基因拷貝數(shù));(b)不同類型環(huán)境樣品間抗生素耐藥基因總豐度比較[8]

認(rèn)識環(huán)境中耐藥基因的傳播媒介并闡明其在環(huán)境中的傳播機(jī)制,是提出有效的耐藥基因污染控制阻斷措施的必要前提.從污染源排放出來的耐藥基因的主要載體是人源菌群(以人類腸道菌為主)和動物源菌群(以動物腸道菌為主),這些耐藥基因排放到環(huán)境之后會在抗生素和其他環(huán)境因子(例如重金屬、消毒劑等)的選擇壓力下被選擇和富集(圖2)[27],并通過水平基因轉(zhuǎn)移傳遞給環(huán)境土著菌.環(huán)境土著菌作為耐藥基因的環(huán)境賦存載體又有機(jī)會通過水平轉(zhuǎn)移機(jī)制將選擇后的耐藥基因重新傳遞給人類或動物腸道菌,甚至致病菌(包括人類致病菌、動物致病菌和人畜共患致病菌),此類高風(fēng)險性耐藥基因給人類造成潛在的健康威脅.由可移動遺傳元件介導(dǎo)的環(huán)境土著菌-人類致病菌/動物致病菌/人畜共患致病菌之間的耐藥基因水平基因轉(zhuǎn)移機(jī)制以及高風(fēng)險耐藥菌在環(huán)境-動物-人之間的傳播機(jī)制,是需要高度關(guān)注和深入研究的重點.1.6 耐藥基因的基因組大數(shù)據(jù)深度挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)

抗生素耐藥性的風(fēng)險主要包括兩種類型:(1)醫(yī)療上抗生素治療失效的風(fēng)險;(2)耐藥基因在環(huán)境中傳播和轉(zhuǎn)移的風(fēng)險.人類會通過飲用水、食物或通過直接接觸一些特定環(huán)境而暴露于耐藥細(xì)菌和耐藥基因,從而導(dǎo)致醫(yī)療上抗生素治療失效的風(fēng)險.這種風(fēng)險的層級除了取決于暴露水平,還取決于其他一些因素,如攜帶耐藥基因的宿主、暴露途徑和致毒因子等.目前針對耐藥基因和耐藥菌的環(huán)境風(fēng)險評價尚缺乏定量模型,故無法評估復(fù)雜環(huán)境樣品體系中耐藥基因的風(fēng)險,但普遍的共識是:除了耐藥基因的種類和豐度水平,還需要了解這些耐藥基因的宿主是否為致病菌[29],以及是否與一些可移動遺傳元件關(guān)聯(lián)共存.前者可以直接決定抗生素治療失效的風(fēng)險,而后者會影響一個耐藥基因在環(huán)境中傳播和轉(zhuǎn)移的機(jī)率,從而間接決定抗生素治療失效的風(fēng)險.鑒于此,基于長讀長的三代基因測序是極為有效的手段(圖4),可以準(zhǔn)確鑒定耐藥基因的攜帶宿主及其所處的遺傳元件定位,從而可用來幫助科研人員評估抗生素耐藥基因的風(fēng)險層級[23].一些環(huán)境污染控制工程單元和再生水/固廢處置環(huán)節(jié),如制藥廢水生物處理反應(yīng)器、城市污水生物處理反應(yīng)器、污泥作為土壤改良劑和肥料、再生水回灌等,都會在某種程度上增加耐藥基因在環(huán)境中傳播和轉(zhuǎn)移的風(fēng)險[30～33].除此之外,近年來也有報道指出,一些非抗生素類污染物如重金屬[34]和合成化合物如三氯生[35]均可被活性污泥或生物膜吸附,通過共選擇機(jī)制形成對耐藥基因的選擇壓力而促進(jìn)了耐藥基因的富集、轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散.因此,在評估耐藥基因環(huán)境健康風(fēng)險時,除了考慮耐藥基因的種類、豐度水平、可移動性、耐藥基因宿主種類及致毒因子,還需要綜合考量該環(huán)境體系中共存的重金屬污染物和其他合成化合物等可形成耐藥基因選擇壓力的因素影響.此外,各因素所占權(quán)重如何合理確定亦是構(gòu)建環(huán)境健康風(fēng)險評估定量模型的難點.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]生產(chǎn)過程中抗生素與抗藥基因的排放特征、環(huán)境行為及控制[J]. 張昱,楊敏,王春艷,田哲.  環(huán)境化學(xué). 2015(01)



本文編號：3293583