抗生素抗性基因在饮用水水库中的分布和传播

　　背景：随着抗生素的广泛使用，抗生素抗性基因(ARGs)在各种环境中的检出率不断上升，尤其是在水生生态系统中。ARGs的水平传播对全球公共卫生构成了严重威胁，据估计在2050年耐药菌感染将成为人类首要死因。由于饮用水水库采样通常受到限制，而饮用水中微生物抗性组常被报道与当地医院临床鉴定的感染性病原菌耐药性相似。因此，全面了解ARGs在饮用水水库中的分布特征、传播机制和影响因素，对于制定有效的水质管理策略和保障公共安全至关重要。

　　研究方法：该研究利用自研数据库(AMM)扩展了宏基因组中ARG的检测能力，利用深度宏基因组测序和大数据分析，对饮用水水库以及12种相关环境中的ARGs及其携带者进行了全面分析。

　　主要结果：在沉积物和水样中，对多种药物和杆菌肽具有抗药性的基因水平始终最高。沉积物样品比水样具有更大的ARG亚型多样性。具体而言，沉积物中观察到更广泛的抵抗组，并且在水和沉积物栖息地之间ARG亚型及其共生模式存在明显差异，同时沉积物样品中ARG之间的正相关率高于水样。这些发现表明，沉积物可能是ARGs的内源。

　　图1. (a-c)不同模拟条件下分类器在识别抗生素抗性基因时的性能(d)ARG类型的相对丰度(e-f)沉积物样品和水样中ARGs的组成和分布

　　结果显示，尽管样品背景不同，ARGs和MGEs的丰度之间存在正相关。在饮用水水库中，沉积物和水中的ARGs与MGEs均呈显著正相关。在文章所分析的众多环境条件下，只有MGE丰度对水体和沉积物中ARG丰度均有显著影响，且呈线性正相关，突出了其关键作用。

　　图2. 饮用水相关环境条件下ARGs与MGEs相对丰度的定量关系

　　rsmA、uppP和ugd在饮用水水库中具有较高的转移风险，而recA和int是最有可能与HGT相关的MGEs。在不同的环境中，rsmA表现出一贯的高传播风险，其次是tetC、uppP和sul1.recA是最易感的MGE，其次是tnpA、tnpR和int。

　　图3. ARGs和MGEs的相关关系

　　主要结论：研究发现，沉积物中的ARGs多样性高于水中的ARGs，MGEs是ARGs分布的主要驱动力;在防止ARGs和多重耐药细菌传播层面，河流不是可靠的饮用水源，人类活动对水环境ARGs丰度和分布促进作用明显;并提出了建立饮用水水库可能是减缓水介导的ARGs传播的有效策略径。

　　论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135422014117