环境中抗生素抗性基因的水平传播扩散

抗生素抗性基因作为一类新型环境污染物,其在不同环境介质中的传播扩散可能比抗生素本身的环境危害更大,其中,水平基因转移是抗生素抗性基因传播的重要方式,是造成抗性基因环境污染日益严重的原因之一.本文系统阐述了抗生素抗性基因在环境中发生水平转移的主要分子传播元件及其影响因素,这对于正确揭示抗性基因的分子传播机制具有重要意义.结合多重抗药性的传播扩散机制,探讨了行之有效的遏制抗生素抗性基因传播扩散的方法和途径,并针对目前的污染现状,对今后有关抗生素抗性基因水平转移的研究重点进行了展望.     

环境微生物的抗生素抗性和抗性组

环境和医疗实践中广泛存在的细菌抗生素抗性已经成为食品安全和人类健康领域的主要威胁。近年来的研究表明,病原菌主要通过水平基因转移而不是基因突变获得抗性,大量的研究支持病原微生物抗生素抗性基因的环境来源。系统论述了环境微生物抗生素抗性起源、进化及病原菌抗性基因与环境抗生素抗性组相互之间的交叉传播和水平转移机制,介绍了近年来环境微生物抗生素抗性组生态和进化生物学研究的最新进展和方法学应用。     

环境抗生素抗性基因研究进展

抗生素耐药性及其在全球范围内的传播已成为国际关注的热点。本文结合最新文献,综述了抗生素抗性基因在环境中的来源、传播、分布以及新型抗性基因的发现等方面的研究进展。环境中抗生素抗性基因的来源主要是环境中细菌的内在抗性基因及随人或动物粪便排到体外的抗性细菌。功能宏基因组学技术的应用极大地丰富了人们对抗生素抗性组学的认知,并已从环境中筛选到多种新型抗性基因。近年来,由于抗生素在医疗以及养殖业中的大量使用,增加了抗性基因在环境中的丰度和多样性,加速了抗性基因在环境中的传播,在多种环境介质(如养殖水域、污水处理厂、河流、沉积物和土壤等)均检测到多种高丰度的抗生素抗性基因。我们建议今后在以下方面开展深入研究:(1)抗性基因传播和扩散的机制;(2)新型抗性基因筛选和抗性机制;(3)抗生素和抗性基因环境风险评估体系等。     

抗生素抗性基因的生态风险研究进展

自抗生素被发现和使用以来,其在人类和动物疾病预防与治疗、提高动物生产等方面均发挥了重要作用。但抗生素的批量生产及大量应用,特别是在养殖业和临床医疗上的滥用,导致抗生素抗性基因(ARGs)在环境中普遍存在,其借助质粒、转座子、整合子等可移动元件通过接合、转座、转化等方式在环境中广泛传播,导致微生物药性不断增强,对人类健康和生态安全造成严重威胁。当前,ARGs对人类健康的影响已受到高度关注,但有关ARGs在环境中的生态风险研究还相对薄弱。本文综述了ARGs污染的现状及其生态风险,并对该领域中未来研究重点进行了展望,以期为今后抗性基因的研究和生态防控提供参考。     

养殖环境中抗生素抗性基因的研究进展

抗性基因在环境中的垂直及水平传播,致使抗生素耐药性成为危及人类和动物生命健康的全球性问题。动物源食品是中国美食不可或缺之物,而由于抗生素超用与滥用等行为让公众不得不关注动物源食品源头——养殖场的抗生素抗性基因环境安全问题。本文综述了养殖环境中抗生素抗性基因的研究进展,分析了养殖环境中抗生素抗性基因产生原因、传播途径以及影响因素,介绍了现有风险评估方法和控制技术,并对今后养殖环境中抗生素抗性基因的控制策略、技术及研究方向提出了建议。     

土壤农药污染与细菌农药-抗生素交叉抗性研究进展

土壤农药污染和细菌耐药性是环境领域研究的热点问题。近年来,越来越多的研究表明土壤农药污染与细菌农药-抗生素交叉抗性的形成有关。本文依据近年来国内外研究进展,阐述了国内外土壤中农药(杀虫剂、除草剂和杀菌剂)的污染现状,并介绍了细菌对农药的降解及抗性、细菌对抗生素的抗性以及农药-抗生素交叉抗性等问题。最后,对未来有关农药-抗生素交叉抗性的研究重点进行了展望。     

活性污泥抗生素抗性基因研究进展

抗生素抗性在全球范围内的传播扩散严重威胁人类健康。活性污泥是污水处理系统重要的处理工艺,同时也是抗生素抗性及其发生水平基因转移的一个重要储库和热区。目前,随着研究手段和技术的不断更新,活性污泥中抗生素抗性的研究不断增加,但是仍有许多科学问题亟待解决。本文主要针对活性污泥抗生素抗性的5个主要方面进行深入讨论:(1)活性污泥中抗性基因的丰度和分布的影响因素;(2)污泥抗性基因的研究方法;(3)活性污泥抗性基因的传播与扩散;(4)污泥中抗性基因环境风险评估;(5)研究展望。本综述在活性污泥抗生素抗性研究基础上,阐述了驱动抗生素抗性扩散的基本微生物生态过程研究进展,旨在为污水处理工艺的发展和优化及抗性基因控制政策的制定提供科学基础。     

宏基因组学在微生物抗生素抗性基因检测中的应用

抗生素广泛应用于人类和动物疾病的治疗等过程中。不合理利用和滥用抗生素导致耐药细菌、抗性基因的产生和传播。宏基因组学能够分析不同环境中抗生素抗性基因的多样性,并且完善目前已有的或构建新的宏基因组文库,从而为将来进行基因比对提供有力的参考。本文将综述宏基因组学在人类、动物和环境中微生物抗生素抗性基因检测的应用,以期为未来评估抗性基因风险和解决抗生素耐药性问题提供技术支持。     

气溶胶中抗生素抗性基因研究进展

抗生素的不合理使用导致细菌耐药问题日趋严峻,给人类健康造成巨大威胁。学者们对抗生素抗性菌和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)在多种环境介质中的环境行为开展了大量研究。气溶胶作为ARGs的潜在储存库,是抗生素抗性基因在环境中的重要传播途径之一。目前缺乏对其来源、传播、人类接触和健康风险系统性的梳理。本文针对人类生活功能场所、养殖场、城市污水处理厂和医院等4类气溶胶研究的典型场所,重点综述了上述4类典型场所中气溶胶ARGs的来源、传播途径及对人体的暴露和对健康的危害,为气溶胶中ARGs的预防和控制提供参考。     

抗生素抗性基因在水环境中的分布、传播扩散与去除研究进展

近年来,由于抗生素的滥用而造成的抗性基因污染问题越来越严重,抗性基因在环境中的危害也逐渐受到人们的重视.本文针对抗生素抗性基因这一“新型污染物”,综述了抗性基因在水体环境中的来源与污染情况;分析了抗性基因在环境中的传播途径与生态风险.此外,还重点讨论了污泥消化、人工湿地、消毒以及深度处理等不同水处理工艺对抗生素抗性基因的去除效果,指出不同去除技术的改进方向.并针对目前的污染状况,对今后的研究重点进行了展望.
     

食品动物养殖环境中细菌耐药性研究进展

抗生素耐药性被世界卫生组织认为是21世纪人类面临的最大的公共卫生安全问题之一。近年来,抗生素耐药基因作为一种新型污染物而受到广泛关注。养殖场现已成为耐药基因的一个重要储库,耐药菌及耐药基因随着动物排泄物进入环境,从而加速了耐药基因在环境中的传播。畜禽养殖环境中耐药基因和耐药菌可能经食物链、空气等途径传至人类,给人类健康带来巨大威胁。文中结合最新文献,主要介绍了动物养殖场抗菌药物耐药菌和耐药基因的分布特点、耐药基因的持留和传播扩散、研究方法等方面的研究进展,为食品动物养殖环境的抗菌药物耐药性风险评估提供一定支持。     

Research progress on distribution,migration, transformation of antibiotics and antibiotic resistance genes (ARGs) in aquatic environment

Antimicrobial and antibiotics resistance caused by misuse or overuse of antibiotics exposure is a growing and significant threat to global public health. The spread and horizontal transfer of antibiotic resistant bacteria (ARB) and antibiotic resistance genes (ARGs) by the selective pressure of antibiotics in an aquatic environment is a major public health issue. To develop a better understanding of potential ecological risks die to antibiotics and ARGs, this study mainly summarizes research progress about: (i) the occurrence, concentration, fate, and potential ecological effects of antibiotics and ARGs in various aquatic environments, (ii) the threat, spread, and horizontal gene transfer (HGT) of ARGs, and (iii) the relationship between antibiotics, ARGs, and ARB. Finally, this review also proposes future research direction on antibiotics and ARGs.     

Aquatic animals promote antibiotic resistance gene dissemination in water via conjugation: Role of different regions within the zebra fish intestinal tract,and impact on fish intestinal microbiota

The aqueous environment is one of many reservoirs of antibiotic resistance genes (ARGs). Fish, as important aquatic animals which possess ideal intestinal niches for bacteria to grow and multiply, may ingest antibiotic resistance bacteria from aqueous environment. The fish gut would be a suitable environment for conjugal gene transfer including those encoding antibiotic resistance. However, little is known in relation to the impact of ingested ARGs or antibiotic resistance bacteria (ARB) on gut microbiota. Here, we applied the cultivation method, qPCR, nuclear molecular genetic marker and 16S rDNA amplicon sequencing technologies to develop a plasmid‐mediated ARG transfer model of zebrafish. Furthermore, we aimed to investigate the dissemination of ARGs in microbial communities of zebrafish guts after donors carrying self‐transferring plasmids that encode ARGs were introduced in aquaria. On average, 15% of faecal bacteria obtained ARGs through RP4‐mediated conjugal transfer. The hindgut was the most important intestinal region supporting ARG dissemination, with concentrations of donor and transconjugant cells almost 25 times higher than those of other intestinal segments. Furthermore, in the hindgut where conjugal transfer occurred most actively, there was remarkable upregulation of the mRNA expression of the RP4 plasmid regulatory genes, trbBp and trfAp. Exogenous bacteria seem to alter bacterial communities by increasing Escherichia and Bacteroides species, while decreasing Aeromonas compared with control groups. We identified the composition of transconjugants and abundance of both cultivable and uncultivable bacteria (the latter accounted for 90.4%–97.2% of total transconjugants). Our study suggests that aquatic animal guts contribute to the spread of ARGs in water environments.     

Bacteriophages as antibiotic resistance genes carriers in agro-food systems

Antibiotic resistance genes (ARGs) are a global health concern. Antibiotic resistance occurs naturally, but misuse of antibiotics in humans and animals is accelerating the process of antibiotic resistance emergency, which has been aggravated by exposure to molecules of antibiotics present in clinical and agricultural settings and the engagement of many countries in water reuse especially in Middle East and North Africa region. Bacteriophages have the potential to be significant actors in ARGs transmission through the transduction process. These viruses have been detected along with ARGs in non impacted habitats and in anthropogenic impacted environments like wastewater, reclaimed water and manure amended soil as well as minimally processed food and ready to eat vegetables. The ubiquity of bacteriophages and their persistence in the environment raises concern about their involvement in ARGs transmission among different biomes and the generation of pathogenic-resistant bacteria that pose a great threat to human health. The aim of this review is to give an overview of the potential role of bacteriophages in the dissemination and the transfer of ARGs to pathogens in food production and processing and the consequent contribution to antibiotic resistance transmission through faecal oral route carrying ARGs to our dishes.     

抗生素抗性基因连锁传播的侧翼保守元件分析

抗生素在医疗、畜牧和水产养殖业的大量使用造成了环境中耐药细菌和抗性基因的日益增加,也加速了抗性基因在环境细菌间的传播扩散.本研究以环境样本直接提取的总DNA为模板,运用热不对称交错PCR (thermal asymmetric interlaced PCR, Tail-PCR)技术直接扩增抗生素抗性基因上下游序列.通过优化Tail-PCR反应程序,单循环同时扩增出tetW基因的多条侧翼序列,包括6条上游序列和9条下游序列.基于序列的生物信息学分析发现,上游包括一段反向重复序列和已知的一段tetW调节肽序列以及一个已知的插入序列,下游包括一个保守的未知序列和一个开放式阅读框架(the open reading frame,ORF)编码甲基转移酶.结果不仅发现了可能协助tetW基因传播的功能元件,也提供了一个未知侧翼序列高效和便捷的研究方法,即采用Tail-PCR技术,一组样品即能便捷获得多条侧翼序列.     

污水处理厂生物气溶胶抗生素抗性污染特征、来源及潜在风险

污水处理厂是抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）和抗生素抗性细菌（antibiotic resistant bacteria,ARB）重要的源和汇,生物气溶胶是ARGs和ARB自污水处理厂向周边环境释放的关键载体。目前缺乏对污水处理厂生物气溶胶抗生素抗性污染特征、来源及潜在风险的系统性总结。本文从采样方法、检测方法、逸散特征、来源、潜在危害和风险评估等方面对污水处理厂抗生素抗性污染研究现状进行综述。惯性采样法和过滤法是常用的污水处理厂抗生素抗性生物气溶胶主要采集方法,而宏基因组测序、组装和分箱为其ARGs组成、可移动性和宿主提供了有效的检测方法,抗多药类、抗杆菌肽类、抗氨基糖苷类、抗四环素类、抗β-内酰胺类、抗磺胺类、抗大环内酯类和抗糖肽类等抗性基因在污水处理厂PM₁₀、PM_2.5和PM_1.0颗粒物中广泛检出。格栅间、生化反应池和污泥处理单元是污水处理厂PM₁₀、PM_2.5和PM_1.0负载ARGs和ARB的主要释放单元。污水处理厂不同粒径生物气溶胶中致病性ARB的存在增加了抗生素治疗的难度,而污水和污泥对ARGs和ARB的释放起到了重要的源的贡献。本文在研究内容、研究技术和控制策略等方面也提出了相关展望,以期为污水厂生物气溶胶抗生素抗性污染的监测和防护提供参考和借鉴。     

环境中抗生素抗性基因与I型整合子的研究进展

抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)作为一种新型污染物在不同环境中广泛分布、来源复杂,对生态环境和人类健康造成了很大的潜在风险。同时,Ⅰ型整合子(Int Ⅰ)介导的ARGs水平转移是环境中微生物产生耐药性的重要途径,Ⅰ型整合子整合酶基因(intI1)与ARGs丰度在环境中表现出了较高的正相关性,Int Ⅰ可以作为标记物在一定程度上反映ARGs在环境中的迁移转化规律和人类活动影响程度。本文介绍ARGs与Int Ⅰ在环境中的来源与分布,总结Int Ⅰ介导的ARGs迁移转化机制以及相关研究方法,并展望未来的研究发展趋势。