2024-10-20
文(wen)章題目：Antibiotic resistance in European wastewater treatment plants mirrors the pattern of clinical antibiotic resistance prevalence 期刊：SCIENCE ADVANCES 發表時間：2019年3月(yue) 01、研究背景 耐藥(yao)菌（ARB）能夠在(zai)(zai)(zai)一(yi)(yi)種(zhong)或多(duo)種(zhong)抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)素(su)作用下(xia)存(cun)活。這(zhe)些耐藥(yao)菌不僅(jin)降低了(le)傳染病治療的(de)(de)(de)(de)成功率，還(huan)給人(ren)(ren)類健康帶來了(le)巨大(da)的(de)(de)(de)(de)社會及(ji)經濟負擔。ARB及(ji)其抗(kang)(kang)(kang)性(xing)基因(yin)正在(zai)(zai)(zai)全球范圍內迅(xun)速(su)傳播，涉及(ji)人(ren)(ren)類、食物(wu)、動物(wu)、植物(wu)以及(ji)環(huan)(huan)(huan)境(jing)（如(ru)土(tu)壤(rang)、水和空氣）等多(duo)個領域。世界衛生(sheng)(sheng)組織（WHO）發布的(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)(kang)微生(sheng)(sheng)物(wu)藥(yao)物(wu)耐藥(yao)性(xing)全球行動計(ji)劃旨在(zai)(zai)(zai)全面應對(dui)這(zhe)一(yi)(yi)挑戰，目(mu)標是在(zai)(zai)(zai)所有(you)與(yu)人(ren)(ren)類相關的(de)(de)(de)(de)領域，包括環(huan)(huan)(huan)境(jing)層面，共同應對(dui)抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)素(su)耐藥(yao)性(xing)問題。監測(ce)和評(ping)估控制措施，并確定抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)素(su)耐藥(yao)性(xing)在(zai)(zai)(zai)地理(li)或時間(jian)上的(de)(de)(de)(de)發展趨勢，對(dui)于理(li)解其對(dui)人(ren)(ren)類健康的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)至關重。盡管目(mu)前(qian)的(de)(de)(de)(de)臨(lin)床(chuang)監測(ce)工作已經能提供大(da)量(liang)關于抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)素(su)耐藥(yao)性(xing)分布的(de)(de)(de)(de)信息，但對(dui)于環(huan)(huan)(huan)境(jing)中抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)素(su)耐藥(yao)性(xing)的(de)(de)(de)(de)相關數據仍然匱(kui)乏。因(yin)為用于人(ren)(ren)類、動物(wu)或食品的(de)(de)(de)(de)程序不適用于環(huan)(huan)(huan)境(jing)樣本，所以實施可靠的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)境(jing)抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)素(su)耐藥(yao)性(xing)監測(ce)工作將(jiang)面臨(lin)極大(da)的(de)(de)(de)(de)挑戰。城市污水處理(li)廠（UWTPs）已成為抗(kang)(kang)(kang)生(sheng)(sheng)素(su)耐藥(yao)性(xing)從人(ren)(ren)類活動傳播到環(huan)(huan)(huan)境(jing)（如(ru)淡水、土(tu)壤(rang)）的(de)(de)(de)(de)重要途徑之一(yi)(yi)。 根據2017年的(de)EAR-NET監測(ce)報告，2013年至2016年間，歐洲整體(ti)呈現出自北向南、自西(xi)向東(dong)的(de)抗(kang)生素(su)(su)耐藥性(xing)梯度分布趨勢。在這個(ge)梯度中(zhong)，抗(kang)生素(su)(su)耐藥性(xing)逐漸增強，特別(bie)是針對(dui)革(ge)蘭氏(shi)陰性(xing)菌(jun)。本研究旨(zhi)在初(chu)步勾(gou)勒出抗(kang)生素(su)(su)耐藥性(xing)的(de)總(zong)體(ti)狀況，并借助當地的(de)定(ding)期監測(ce)計劃(hua)，進行更為嚴謹的(de)比較分析，以識別(bie)出可能(neng)由特定(ding)事件或地區特征引起的(de)異常現象。 02、研究思路(lu) 污(wu)水(shui)采(cai)樣(yang)(yang)和(he)(he)收(shou)(shou)集(ji)(ji)(ji)：七個歐洲(zhou)國家（葡萄牙、西班(ban)牙、愛爾蘭(lan)、塞浦路(lu)斯(si)、德國、芬(fen)(fen)蘭(lan)和(he)(he)挪威(wei)），HAC：葡萄牙，西班(ban)牙，塞浦路(lu)斯(si)，愛爾蘭(lan)；LAC：德國， 芬(fen)(fen)蘭(lan)，挪威(wei)。2015年初(chu)秋和(he)(he)2016年初(chu)春的(de)三次采(cai)樣(yang)(yang)活動中(zhong)收(shou)(shou)集(ji)(ji)(ji)城市污(wu)水(shui)樣(yang)(yang)本。在(zai)無(wu)菌燒瓶中(zhong)收(shou)(shou)集(ji)(ji)(ji)1-2L的(de)體積(ji)，并在(zai)4oC下保存。所有樣(yang)(yang)本都遵循相(xiang)同的(de)采(cai)樣(yang)(yang)方(fang)法、樣(yang)(yang)品處(chu)理(li)和(he)(he)DNA提取(qu)方(fang)案。 DNA提(ti)(ti)取與處理：所有廢水(shui)樣品，通過(guo)無菌濾膜(孔隙率0.22 nm)，保存至(zhi)- 80℃。根據PowerWater DNA試(shi)劑(ji)盒說(shuo)明書(shu)，提(ti)(ti)取樣本DNA。每份樣本重復提(ti)(ti)取3次，以(yi)作(zuo)備(bei)份，DNA被運送(song)到密歇根州立大學。 Qpcr 陣列：除(chu)qPCR陣列包(bao)含384對引(yin)物(wu)集外，增加了16S rRNA、blaCTX-M、blaOXA、blaSHV、blaTEM、blaVIM、mecA、qnrSrtF11、sul1、tetM、vanA、mcr-1和intI1引(yin)物(wu)。qPCR陣列使用(yong)微流控SmartChip多樣(yang)品(pin)(pin)納(na)米分點器將384個引(yin)物(wu)組和樣(yang)品(pin)(pin)點樣(yang)至5184反應孔芯片。所有(you)實(shi)驗(yan)樣(yang)本(ben)使用(yong)相同384對引(yin)物(wu)，均進行(xing)3次技術重復。 03、數據分析(xi) 用于選擇用于分(fen)析的(de)qPCR陣(zhen)列數據的(de)質(zhi)量(liang)標(biao)準(zhun)(zhun)：(i)至(zhi)少有兩個重復的(de)樣品(pin)，(ii) DNA含量(liang)大于5 ng的(de)樣品(pin)，(iii) Ct≤27的(de)定量(liang)。因(yin)(yin)(yin)為沒有獲(huo)得(de)每(mei)(mei)個基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)的(de)校(xiao)準(zhun)(zhun)曲線(xian)，qPCR陣(zhen)列定量(liang)分(fen)析不支持基(ji)(ji)于每(mei)(mei)體積水(shui)的(de)基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)豐(feng)度的(de)估計(ji)。然而，利用16S rRNA拷貝(bei)數，可以得(de)到目的(de)基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)相對拷貝(bei)數。也可以使用內參基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)和感興趣基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)的(de)CT值計(ji)算(suan)其(qi)相對豐(feng)度，2(Ct reference gene – Ct target gene)。 04、結(jie)果展示(shi) 圖1：HAC和LAC進入物基因相(xiang)對(dui)豐度。（A）抗生(sheng)素抗性(xing)基因（B）可移動(dong)遺傳因子(zi)。相(xiang)比(bi)(bi)LAC國(guo)家(jia)而(er)言，HAC國(guo)家(jia)大多數耐藥類別相(xiang)對(dui)豐度較高。可移動(dong)遺傳因子(zi)差異也比(bi)(bi)較明顯(xian)，和抗生(sheng)素豐度相(xiang)反，LAC 國(guo)家(jia)比(bi)(bi)HAC相(xiang)對(dui)豐度高。 圖2：HAC和LAC流出物(wu)基(ji)(ji)因(yin)相對(dui)豐(feng)度(du)。（A）抗生素抗性基(ji)(ji)因(yin)（B）可(ke)移動遺傳因(yin)子。流出物(wu)基(ji)(ji)因(yin)豐(feng)度(du)結果顯示，抗生素抗性基(ji)(ji)因(yin)和可(ke)移動遺傳因(yin)子，HAC相對(dui)豐(feng)度(du)顯著較高(gao)；注:由于對(dui)進水廢水取樣(yang)的限制，缺少愛爾蘭的數據。 圖(tu)3：HAC和LAC國(guo)家之間，進(jin)水和出(chu)水之間ARG平(ping)均流行率的差異(yi)（正值表示減少(shao)(shao)，負值表示增加，*表示HAC和LAC減少(shao)(shao)值在(zai)(zai)統計上(shang)有顯著差異(yi)）。在(zai)(zai)所有國(guo)家，觀察(cha)到萬古霉(mei)素耐藥(yao)基因在(zai)(zai)治療后略有富(fu)(fu)集，有時從低于(yu)檢測限的水平(ping)轉變(bian)為可量化的水平(ping)。此外，LAC國(guo)家，磺(huang)胺(an)抗性基因略有富(fu)(fu)集。 圖4：評估臨(lin)床環境與(yu)所研究UWTP最終流出物之間(jian)可能(neng)存在相關性(xing)。結果顯(xian)示，幾種ARGs的(de)相對豐度與(yu)大腸桿菌(jun)、肺炎克雷(lei)伯菌(jun)、銅綠(lv)假單(dan)胞菌(jun)或(huo)金黃色葡萄球菌(jun)臨(lin)床分離株的(de)表型耐藥發生率顯(xian)著相關。 05、總(zong)結 這(zhe)是歐(ou)洲首次對(dui)(dui)廢(fei)水(shui)進行全面的(de)(de)抗(kang)生(sheng)素耐藥(yao)(yao)性監(jian)(jian)測。雖(sui)然本(ben)次研(yan)究(jiu)(jiu)對(dui)(dui)象是歐(ou)洲地區(qu)少量的(de)(de)污(wu)水(shui)處理廠，但通過統一(yi)的(de)(de)標準進行南北梯度分析(xi)，我們(men)(men)的(de)(de)結論得到了有力的(de)(de)支撐。這(zhe)些發現不(bu)僅揭示(shi)了臨床和環境抗(kang)生(sheng)素耐藥(yao)(yao)性的(de)(de)緊密聯系(xi)，也(ye)提(ti)醒(xing)我們(men)(men)在制(zhi)定應(ying)對(dui)(dui)策略時，應(ying)充分考(kao)慮社會和氣(qi)候等(deng)多(duo)方面因(yin)素，例如氣(qi)溫和降雨量。本(ben)研(yan)究(jiu)(jiu)揭示(shi)了監(jian)(jian)測對(dui)(dui)于(yu)抗(kang)菌素耐藥(yao)(yao)性防護的(de)(de)必要性。傳統的(de)(de)糞便檢測方法或(huo)許并(bing)不(bu)能準確(que)評(ping)估廢(fei)水(shui)樣本(ben)中(zhong)的(de)(de)耐藥(yao)(yao)水(shui)平(ping)。這(zhe)項深入研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)又一(yi)項精彩成果(guo)就是我們(men)(men)有可能創(chuang)造出更為簡潔且(qie)經濟實(shi)惠的(de)(de)監(jian)(jian)測方案(an)。這(zhe)些方案(an)在大量數據的(de)(de)有力支持下，將能成為全球廢(fei)水(shui)抗(kang)生(sheng)素耐藥(yao)(yao)性監(jian)(jian)測的(de)(de)有力基石(shi)。
