抗生素抗性在环境中的起源及其传播影响因素综述

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1、抗生素抗性在环境中的起源及其传播影响因素综述　　近年来，土壤、水体等环境介质中频繁地被检出高密度耐药细菌（antibioticresistantbacteria,ARB）和抗生素抗性基因（antibioticresistancegenes,ARGs），这一现象引起了国内外学者的广泛关注，尤其是在Pruden等[1]于2006年首次将ARGs定义为一种新型环境污染物（emergingenvironmentalpollutants）后。　　环境中抗生素抗性（ARB和ARGs的总称）的存在和传播具有重要的生态学和公共卫生学意义:（1）获得抗性的细菌能将抗性代代相传，并在抗生素选择压

2、力存在时作为优势菌存活下来，从而影响整个生态系统的平衡，对生态安全造成了巨大威胁;（2）由于ARGs能迅速在相同或不同的菌种间广泛传播及其不易消亡或环境持久的特性，加之自然环境中细菌的种类繁多（特别是土着菌落），这使得抗生素抗性的存在和传播大大地增加了人类致病菌或条件致病菌获得抗性的机会，同时也增加了诱导新型ARGs产生的可能。这不仅给当前新抗生素发明速度远不及耐药速度的医疗领域造成沉重的打击，也给人们疾病的诊治带来巨大的经济负担和治愈压力，对人类的生存和健康同样造成了巨大的威胁。　　考虑到明确自然环境中抗生素抗性的起源及其影响因素是全面了解导致抗生素抗性进化和扩散条件的基础

3、[2],同时也能为新的抗生素药物的发现提供重要的信息线索[3].本文将概述当前环境中受抗生素抗性污染的现状，并对抗生素抗性在环境中的起源、影响其传播和扩散的因素进行综述，希望能为相应的研究领域提供有利的信息。　　1环境中抗生素抗性污染现状　　随着环境中抗生素抗性基因--一种新型的环境污染物这一概念的提出，越来越多的学者将对抗生素抗性的关注转向了环境领域。土壤、水体、大气等环境介质均为抗生素抗性的巨大储存库，如PopoírezCastillo等[6]对墨西哥圣佩德罗河流域培养出的150株大肠杆菌进行药敏试验（13种抗生素），发现52%的菌株至少对一种抗生素耐药，其

4、中12株抗喹诺酮类药物的菌株携带blaTEM、sull、sulll、dhfrlX、aph3（strA）、te（tB）和整合子基因。　　Pereira等[7]对葡萄牙塔古斯河中耐药大肠杆菌抗性基因的多态性进行研究，发现细菌携带抗性基因频率最高的是链霉素类和四环素类，其次是β-内酰胺类和磺胺类抗性基因。Sapkot等[8]在美国某大型养猪场室内发现空气中气生革兰氏阳性细菌同样具有高抗性密度，其中分离出的所有肠球菌和链球菌均携带链阳性菌素抗性基因，50%的肠球菌和44%的链球菌携带多种四环素类抗性基因。　　而我国，作为抗生素生产和消费最大的国家，每年抗生素的产量达到210

5、000t,人均年消费量高达美国的10倍之多[9],这在一定程度上造成我国环境面临更严重的抗生素抗性污染问题。如Su等[10]研究显示，在中国南部最重要的河流东江河，培养出的2846个大肠杆菌中有89.1%携带ARGs,其中87.5%为多重抗性，远高于法国塞纳河中的56.6%和45.3%[11].　　Wang等[12]对中国金沙江水体内58个耐四环素的大肠杆菌进行ARGs检测，te（tA）、te（tB）、te（tD）、te（tE）所占的比例分别为72%、15%、12%和6%,而美国珍珠港中四环素耐药大肠杆菌携带相应基因所占的比例为26%、32%、3%和1%[13].由此可见，抗

6、生素抗性对环境的污染遍布世界各地，已成为全球性的问题。共2页:12　　2环境中抗生素抗性（antibioticresistance）的起源　　面对如此严峻的形势，人们不禁会提出这样的问题--环境中的抗生素抗性到底起源于何处？然而，这个问题一直以来都是令人费解的谜团[14].Kümmerer[15]十年前指出:当人们提及抗生素抗性产生的原因时焦点往往指向医院、养殖业抗生素的使用，但是当前并没有足够有力的证据来证实环境中抗生素抗性起源于此，比如尚没有相关研究报道在未受到人类抗生素污染的环境中是否同样存在耐药菌或抗性基因。Ha和259m的水下采集的水样中依旧发现大量具有抗

7、性的菌株且大部分为多重耐药菌，但认为这些水样中的细菌不可能接触到源于人类的抗生素，即不可能受到人为的选择压力。此外，也有学者们通过基于结构的系统进化分析（structure-basedphylogeny）和宏基因组学（metagenomics）的方法证实两组β-内酰胺酶起源于20亿年前的远古时代，并非近期进化的结果，因而推测当今环境中抗性基因物质很可能是数百万年选择的结果，其多样性早在人类抗生素使用之前就已存在[23].这些研究的发现让一部分学者更倾向于这样的论断--环境中自古就存在大量的抗生