耐药性细菌是如何进入到日常生活环境中的?

来源:生物谷   时间:2016-09-27 10:57

    核心提示:人类机体中携带有多种细菌,甚至会携带一些抗生素耐药性细菌,而且在公共空间中,比如衣帽间,甚至是沙滩上,人们机体都会排出细菌,但主要的问题是细菌广泛存在于人们日常生活的污水中,耐药性细菌进入到老化的下水道设施中,可能最后会通过污水管道进入到人类生活的环境中。

    抗生素耐药性如今是全世界所面临的巨大公共健康问题,近日联合国将细菌抗生素耐药性定义为“对现代医药最大的威胁之一”,同时在2016年联合国大会上各代表国针对这一健康问题进行了深入的探讨。

    目前在美国每年至少有200万人感染抗生素耐药性细菌,同时又2.3万人因此而死亡,而主要问题取决于人们对抗生素的滥用。如今对抗生素抗药性的研究应当重点关注于医院内感染的控制以及新型药物的开发,但对抗生素耐药的细菌往往并不总是会在医院和临床诊断中发现,介导细菌对抗生素产生耐药性的基因在环境中“随处可见”。

    人类机体中携带有多种细菌,甚至会携带一些抗生素耐药性细菌,而且在公共空间中,比如衣帽间,甚至是沙滩上,人们机体都会排出细菌,但主要的问题是细菌广泛存在于人们日常生活的污水中,耐药性细菌进入到老化的下水道设施中,可能最后会通过污水管道进入到人类生活的环境中,而这无疑会使得人类暴露于难以治疗的耐药性感染中,同时耐药性细菌还会携带和耐药性相关的基因,从而在环境栖息地中不断扩散。

    在南佛罗里达大学Harwood的实验室中,研究者研究了耐药性细菌如何在环境中生存,以及污水进入到人们日常的游憩用水中对人类健康所造成的影响;实际上研究者发现,万古霉素耐药肠球菌(VRE)已经成为一种常见的院内获得性感染的原因,在2014年9月佛罗里达圣彼德斯堡的下水管道断裂后,他们在圣彼德斯堡附近的水体和沉积物中已经发现了这种耐药性细菌。

    下水管道断裂处附近的水体和沉积物样本

    在佛罗里达州,飓风和热带风暴意味着在整个雨季城市的污水排放、系统崩溃以及频繁的下水管道破裂会发生。这就是2014年9月佛罗里达州皮内拉斯公园所发生的景象,学校附近的下水管道破裂,使得汽车不得不通过许多未处理的污水绕过停车场,在下水管道破裂之前,该地区周末出现了3.3英寸的降雨量,所以会导致大量的污水横流。

    在污水泄漏事件发生后7周研究者们从最开始的管道破裂处附近采集到了水体和沉积物样本,随后研究者对样本中的肠球菌进行了检测,肠球菌作为指示水体质量的粪便细菌,同时其也被认为是一种致病菌,随后研究人员利用相似的方法对水体中的耐万古霉素肠球菌进行了检测。

    同时研究者还对vanA基因进行了检测,该基因能够介导细菌对万古霉素产生耐药性,当然最让研究者们感兴趣而又担心的是,介导抗生素耐药性的耐药性基因,比如vanA基因,是会经常移动的,这些基因能够被名为转座子的移动元件所携带,而转座子会频繁包含多种对抗生素耐药的基因,而且还可以在不同细菌间转移(基因水平转移)。

    科学家们认为vanA基因能够被快速转移的转座子所携带,而快速转移的转座子和万古霉素耐药肠球菌在医院内的感染和扩散存在强相关性。

    寻找污水中的耐药性细菌和耐药性基因

    在美国,耐万古霉素的肠球菌很少能够在地表水和污水中被检出,因此研究者并不期待能够在管道泄漏位点附近的排水沟的水体和沉积物中检测到这种耐药性细菌,但实际上研究者发现了耐万古霉素的肠球菌,同时在每升水中还发现了成千上万种肠球菌,同时在污水泄漏后,研究者连续三天都检测到了耐万古霉素肠球菌的生长。

    耐万古霉素的肠球菌被CDC认为是对人类而言的一种严重的健康威胁,其每年能够引发2万人感染,同时会引发1000人死亡,随着耐万古霉素肠球菌在医院流行率的不断增加,其也会不可避免地使某些患者在出院时携带上残留的耐药性细菌,这些耐万古霉素的肠球菌或许就会成为这些患者机体中细菌菌群的一部分,而且会不断扩散传播给患者的后代,健康状况良好的个体被这些细菌感染后往往不会表现出任何症状。

    以这种方法,耐万古霉素的肠球菌就会在社区内广泛进行扩散,尽管医院间都相距很远,但下水管道中的污水便会慢慢积累来自人们排出的耐药性细菌。发生污水泄漏后的12个小时,研究者们还在水体好土壤样本中检测到了vanA基因的存在,同时研究者们还在佛罗里达州坦帕湾(TampaBay)和其它地区的污水中检测到了耐药性基因的存在。

    研究者表示,在医院外面,一个主要的问题就是,当暴露于含有耐药性细菌的原污水中时,其它有害的细菌或是无害的环境微生物都会获得这些耐药性细菌细胞中的耐药性基因,因此耐药性基因在环境中的水平相当高,而且很有可能通过一种细菌传播到另一种细菌中,从而使得本来有害的细菌毒力变得更加强大。

    当然,这并不仅仅在佛罗里达州发生

    这项研究中,研究者仅仅检测了佛罗里达州圣彼德斯堡的污水泄漏情况,研究结果引发的反响相当强烈。研究者指出,考虑一下纽约市,市区内互相结合的污水下水道会将污水进行混合,几乎每次下雨雨水都会流入到哈德逊河中;再比如说里约热内卢,运动员们会服用抗生素以及使用一些“家庭秘方”来抵御被污染的水中高水平耐药性细菌的污染和扩散。

    当然,在其它多项研究中,研究者们也都在畜牧业的废物和野生动物的粪便中发现了耐药性基因的踪迹,然而有研究表明,当污水处理厂对污水进行完全处理后,几乎所有的耐药性基因都会从污水中移除。

    最后研究者指出,对耐药性细菌和相关的耐药基因进行实时有效地监管非常必要,我们不仅需要理解污水管道破裂后耐药性细菌的去向,而且还需要非常清楚我们生活的环境中到底有哪些耐药性的细菌和耐药基因。