环境水源中屎肠球菌、肺炎克雷伯菌和铜绿假单胞菌的风险评估

摘要：本研究针对南非西开普省非正式定居点的环境水源中肠球菌(Enterococcus faecium)、肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)以及氨基糖苷类抗性基因aac(6′)-Ib和aac(6′)-aph(2″)进行了风险评估。通过EMA-qPCR分析，这些细菌和抗性基因在样本中的检出率和浓度被量化，并通过定量微生物风险评估(QMRA)框架评估了与使用这些水源相关的健康风险。

背景：E. faecium、K. pneumoniae和P. aeruginosa以其增强的抗生素抗性和致病性而闻名，它们不仅在医院获得性感染中起作用，也与社区获得性感染相关，尤其是与使用受污染的环境水有关。为了评估这些病原体在环境水源中的健康风险，本研究采用了QMRA方法。

主要结果

一、细菌和抗性基因的检出率和浓度：

E. faecium、K. pneumoniae和P. aeruginosa在样本中的检出率分别为88.9%、100%和93.3%。aac(6′)-Ib基因在95.6%的样本中被检测到，而aac(6′)-aph(2″)基因在所有样本中均被检测到。

图2箱须图展示了在不同环境水样本中检测到的（A）粪肠球菌（E. faecium）、（B）肺炎克雷伯菌（K. pneumoniae）和（C）铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）的浓度（每100毫升的细胞数）。这些水样本包括来自Vlottenburg非正式定居点的地表径流和沼泽水，以及来自Sir Lowry's Pass Village的地表径流、溪流和暴雨水。外部箱体表示第一和第三四分位数，内部线条代表中位数，而须部表示检测到的最小值和最大值每100毫升的细胞数。虚线代表检测下限。C - 定居点中心；P - 定居点外围。

二、健康风险评估：

K. pneumoniae和P. aeruginosa与故意饮用、洗涤/洗澡、清洁家园和游泳等活动相关的风险。基于氨基糖苷类抗性基因的替代风险评估模型表明，仅革兰氏阴性病原体在所有样本中对清洁家园和故意饮用构成风险。

表4 使用南非西开普省（Sir Lowry's Pass Village和Vlottenburg非正式定居点）的各种环境水源时，与肺炎克雷伯菌(K. pneumoniae)相关的年度健康风险。外部的须状部分代表第一和第三四分位数，内部形状代表中位数。红色虚线代表年度基准限制（1 × 10^-4；每年每万人中有一例感染）

三、QMRA结果：

对于E. faecium和aac(6′)-aph(2″)基因，没有超过风险基准的情况。K. pneumoniae在多个样本中对故意饮用、洗涤/洗澡、游泳和清洁家园构成风险。P. aeruginosa对故意饮用、洗涤/洗澡和清洁家园构成风险。aac(6′)-Ib基因在所有样本中对故意饮用和清洁家园构成风险，并在某些样本中对其他暴露场景构成风险。

结论：本研究显示，医院相关病原体能在环境水源中存活并繁殖，对低至中等收入国家的社区成员构成严重健康威胁。环境中检测到的aac(6′)-Ib和aac(6′)-aph(2″)基因水平高，表明这些基因在环境中的持久性，增加了不同细菌物种之间通过水平基因转移(HGT)传播这些基因的高概率，加剧了抗生素抗性问题。作为评估氨基糖苷类抗性革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌风险的替代风险评估模型，本研究是首次，未来的研究可以利用这些信息设计更全面的模型。由于使用了多个k值和感染分数，计算出的风险可能是对环境水源中携带aac(6′)-Ib和aac(6′)-aph(2″)基因的细菌物种风险的高估或低估。 在剂量-反应选择阶段之前，应考虑环境参数对AMR的影响以及AMR特征在影响发病率和死亡率中的作用。