城市景观水体中耐药菌分布及耐药基因水平转移特性研究

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城市景观水体与居民生活息息相关,易受到污染并成为耐药菌传播的媒介,给人类健康构成了巨大的威胁。尽管目前人们已经认识到环境在细菌耐药性发展中起关键作用,但对环境中耐药菌的研究尚显不足,尤其与人类密切接触的城市水环境中耐药菌特性更是亟待阐明。本研究以西安市主要景观水体为研究对象,考察其中总异养菌群对不同类别抗生素的耐药状况及主要耐药菌的种群组成,深入研究了质粒介导的耐药基因的水平转移特性及紫外线消毒对其的影响作用,以期揭示城市景观水体中耐药菌分布和主要耐药基因水平转移状况,为城市景观水体耐药菌的传播控制提供科学依据。本研究选取西安市内不同补给水源的六处景观水体(兴庆湖、丰庆湖、护城河、桃花潭、思源湖和莲湖),在2018年4月至12月期间逐月采集水样,使用抗性平板培养法考察其中总异养菌群的含量及其对磺胺甲恶唑(SMZ)、四环素(TET)、环丙沙星(CIP)、氨苄西林(AMP)和头孢噻肟(CTX)的耐药率。通过高通量测序研究CTX耐药菌的多样性。使用从莲湖分离出来的一株CTX耐药菌株L4作为供体菌,大肠埃希氏菌NK5449作为受体菌,研究经过不同剂量紫外线辐照后两者接合率的变化。通过PCR技术对供体菌和接合子上的相关耐药基因和Ⅰ型整合子整合酶基因进行测定,以确认耐药基因水平转移情况。研究结果表明,六处景观水体的总异养菌群含量为4.50×1032.29×106CFU/100mL;其对SMZ、AMP和CTX的耐药率分别为4.99%22.12%,5.05%11.37%,4.85%17.64%,而对TET和CIP的耐药率仅为0.24%0.59%和0.46%0.90%,因此耐SMZ、耐AMP和耐CTX是西安市景观水体细菌的主要抗生素耐药类型。按照景观水体规模进行分组对比,发现思源湖与莲湖,护城河与桃花潭水体在五种耐药菌含量上均不存在显著性差异(p>0.05)。使用地表水补水的兴庆湖中CTX耐药菌平均含量为1.39×104 CFU/100mL,而使用再生水补水的丰庆湖CTX耐药菌平均含量则仅为3.47×103 CFU/100mL,二者具有显著性差异(p<0.05)。基于高通量测序的OTUs注释结果,不同景观水体的CTX耐药菌群隶属于6个门,12个纲,21个科和21个属。护城河的CTX耐药菌主要是拟杆菌门,其它五处景观水体的CTX耐药菌则都是变形菌门和厚壁菌门占优势。不同水体的CTX耐药菌群在属水平上种类和丰度差异很大,与使用再生水补水的水体相比,使用地表水补水的景观水体中CTX耐药菌属类别更多。随着紫外线辐照剂量的升高,接合子数量不断降低。紫外线辐照剂量为0、20、40和80 mJ/cm2时,供体菌株L4与大肠埃希氏菌NK5449的接合率分别为3.63×10-3、2.08×10-4、1.17×10-5和5.80×10-6,这说明紫外线消毒能够控制耐药基因的接合转移。经过PCR检测,发现供体菌和接合子的质粒中均含有TEM、CTX-M和intI1基因,这表明供体菌的头孢噻肟耐药性可以通过质粒接合转移传递给受体菌,Ⅰ型整合子在此过程中可能发挥了重要作用。
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