抗生素耐藥性如今是全世界所面臨的巨大公共健康問題,近日聯(lián)合國將細(xì)菌抗生素耐藥性定義為“對現(xiàn)代醫(yī)藥最大的威脅之一”,同時在2016年聯(lián)合國大會上各代表國針對這一健康問題進(jìn)行了深入的探討。
目前在美國每年至少有200萬人感染抗生素耐藥性細(xì)菌,同時又2.3萬人因此而死亡,而主要問題取決于人們對抗生素的濫用。如今對抗生素抗藥性的研究應(yīng)當(dāng)重點關(guān)注于醫(yī)院內(nèi)感染的控制以及新型藥物的開發(fā),但對抗生素耐藥的細(xì)菌往往并不總是會在醫(yī)院和臨床診斷中發(fā)現(xiàn),介導(dǎo)細(xì)菌對抗生素產(chǎn)生耐藥性的基因在環(huán)境中“隨處可見”。
人類機體中攜帶有多種細(xì)菌,甚至?xí)y帶一些抗生素耐藥性細(xì)菌,而且在公共空間中,比如衣帽間,甚至是沙灘上,人們機體都會排出細(xì)菌,但主要的問題是細(xì)菌廣泛存在于人們?nèi)粘I畹奈鬯校退幮约?xì)菌進(jìn)入到老化的下水道設(shè)施中,可能最后會通過污水管道進(jìn)入到人類生活的環(huán)境中,而這無疑會使得人類暴露于難以治療的耐藥性感染中,同時耐藥性細(xì)菌還會攜帶和耐藥性相關(guān)的基因,從而在環(huán)境棲息地中不斷擴散。
在南佛羅里達(dá)大學(xué)Harwood的實驗室中,研究者研究了耐藥性細(xì)菌如何在環(huán)境中生存,以及污水進(jìn)入到人們?nèi)粘5挠雾盟袑θ祟惤】邓斐傻挠绊懀粚嶋H上研究者發(fā)現(xiàn),萬古霉素耐藥腸球菌(VRE)已經(jīng)成為一種常見的院內(nèi)獲得性感染的原因,在2014年9月佛羅里達(dá)圣彼德斯堡的下水管道斷裂后,他們在圣彼德斯堡附近的水體和沉積物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種耐藥性細(xì)菌。
下水管道斷裂處附近的水體和沉積物樣本
在佛羅里達(dá)州,颶風(fēng)和熱帶風(fēng)暴意味著在整個雨季城市的污水排放、系統(tǒng)崩潰以及頻繁的下水管道破裂會發(fā)生。這就是2014年9月佛羅里達(dá)州皮內(nèi)拉斯公園所發(fā)生的景象,學(xué)校附近的下水管道破裂,使得汽車不得不通過許多未處理的污水繞過停車場,在下水管道破裂之前,該地區(qū)周末出現(xiàn)了3.3英寸的降雨量,所以會導(dǎo)致大量的污水橫流。
在污水泄漏事件發(fā)生后7周研究者們從最開始的管道破裂處附近采集到了水體和沉積物樣本,隨后研究者對樣本中的腸球菌進(jìn)行了檢測,腸球菌作為指示水體質(zhì)量的糞便細(xì)菌,同時其也被認(rèn)為是一種致病菌,隨后研究人員利用相似的方法對水體中的耐萬古霉素腸球菌進(jìn)行了檢測。
同時研究者還對vanA基因進(jìn)行了檢測,該基因能夠介導(dǎo)細(xì)菌對萬古霉素產(chǎn)生耐藥性,當(dāng)然最讓研究者們感興趣而又擔(dān)心的是,介導(dǎo)抗生素耐藥性的耐藥性基因,比如vanA基因,是會經(jīng)常移動的,這些基因能夠被名為轉(zhuǎn)座子的移動元件所攜帶,而轉(zhuǎn)座子會頻繁包含多種對抗生素耐藥的基因,而且還可以在不同細(xì)菌間轉(zhuǎn)移(基因水平轉(zhuǎn)移)。
科學(xué)家們認(rèn)為vanA基因能夠被快速轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)座子所攜帶,而快速轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)座子和萬古霉素耐藥腸球菌在醫(yī)院內(nèi)的感染和擴散存在強相關(guān)性。
尋找污水中的耐藥性細(xì)菌和耐藥性基因
在美國,耐萬古霉素的腸球菌很少能夠在地表水和污水中被檢出,因此研究者并不期待能夠在管道泄漏位點附近的排水溝的水體和沉積物中檢測到這種耐藥性細(xì)菌,但實際上研究者發(fā)現(xiàn)了耐萬古霉素的腸球菌,同時在每升水中還發(fā)現(xiàn)了成千上萬種腸球菌,同時在污水泄漏后,研究者連續(xù)三天都檢測到了耐萬古霉素腸球菌的生長。
耐萬古霉素的腸球菌被CDC認(rèn)為是對人類而言的一種嚴(yán)重的健康威脅,其每年能夠引發(fā)2萬人感染,同時會引發(fā)1000人死亡,隨著耐萬古霉素腸球菌在醫(yī)院流行率的不斷增加,其也會不可避免地使某些患者在出院時攜帶上殘留的耐藥性細(xì)菌,這些耐萬古霉素的腸球菌或許就會成為這些患者機體中細(xì)菌菌群的一部分,而且會不斷擴散傳播給患者的后代,健康狀況良好的個體被這些細(xì)菌感染后往往不會表現(xiàn)出任何癥狀。
以這種方法,耐萬古霉素的腸球菌就會在社區(qū)內(nèi)廣泛進(jìn)行擴散,盡管醫(yī)院間都相距很遠(yuǎn),但下水管道中的污水便會慢慢積累來自人們排出的耐藥性細(xì)菌。發(fā)生污水泄漏后的12個小時,研究者們還在水體好土壤樣本中檢測到了vanA基因的存在,同時研究者們還在佛羅里達(dá)州坦帕灣(Tampa Bay)和其它地區(qū)的污水中檢測到了耐藥性基因的存在。
研究者表示,在醫(yī)院外面,一個主要的問題就是,當(dāng)暴露于含有耐藥性細(xì)菌的原污水中時,其它有害的細(xì)菌或是無害的環(huán)境微生物都會獲得這些耐藥性細(xì)菌細(xì)胞中的耐藥性基因,因此耐藥性基因在環(huán)境中的水平相當(dāng)高,而且很有可能通過一種細(xì)菌傳播到另一種細(xì)菌中,從而使得本來有害的細(xì)菌毒力變得更加強大。
當(dāng)然,這并不僅僅在佛羅里達(dá)州發(fā)生
這項研究中,研究者僅僅檢測了佛羅里達(dá)州圣彼德斯堡的污水泄漏情況,研究結(jié)果引發(fā)的反響相當(dāng)強烈。研究者指出,考慮一下紐約市,市區(qū)內(nèi)互相結(jié)合的污水下水道會將污水進(jìn)行混合,幾乎每次下雨雨水都會流入到哈德遜河中;再比如說里約熱內(nèi)盧,運動員們會服用抗生素以及使用一些“家庭秘方”來抵御被污染的水中高水平耐藥性細(xì)菌的污染和擴散。
當(dāng)然,在其它多項研究中,研究者們也都在畜牧業(yè)的廢物和野生動物的糞便中發(fā)現(xiàn)了耐藥性基因的蹤跡,然而有研究表明,當(dāng)污水處理廠對污水進(jìn)行完全處理后,幾乎所有的耐藥性基因都會從污水中移除。
最后研究者指出,對耐藥性細(xì)菌和相關(guān)的耐藥基因進(jìn)行實時有效地監(jiān)管非常必要,我們不僅需要理解污水管道破裂后耐藥性細(xì)菌的去向,而且還需要非常清楚我們生活的環(huán)境中到底有哪些耐藥性的細(xì)菌和耐藥基因。