Số phận và Vận chuyển của dư lượng kháng sinh và gen kháng kháng sinh sau khi áp dụng phân động vật lên đất
Tóm tắt
Kháng sinh được sử dụng trong sản xuất chăn nuôi gia súc để điều trị bệnh và ở mức độ dưới trị liệu nhằm thúc đẩy tăng trưởng và cải thiện hiệu suất thức ăn. Ước tính khoảng 75% kháng sinh không được hấp thụ bởi động vật và bị thải ra ngoài qua chất thải. Việc chọn lọc kháng kháng sinh xảy ra giữa các vi sinh vật đường tiêu hóa, mà cũng được bài xuất trong phân và được lưu trữ trong hệ thống chứa chất thải. Việc áp dụng chất thải động vật trên đất là một phương pháp thải bỏ phổ biến được sử dụng ở Hoa Kỳ và cũng là một phương tiện đưa cả kháng sinh và các yếu tố di truyền kháng thuốc vào môi trường. Những lo ngại về việc chọn lọc gen kháng vi sinh vật và sự truyền bá của các gen kháng thuốc đã thúc đẩy sự quan tâm về nồng độ và hoạt tính sinh học của dư lượng thuốc và các sản phẩm phân hủy của chúng, cùng với số phận và vận chuyển của chúng. Vi khuẩn phân có thể sống sót từ vài tuần đến vài tháng trong môi trường, tùy thuộc vào loài và nhiệt độ, tuy nhiên, các yếu tố di truyền có thể tồn tại bất chấp sự sống còn của tế bào. Phân tích phả hệ chỉ ra rằng các gen kháng kháng sinh đã tiến hóa, mặc dù một số gen đã tồn tại trong vi khuẩn trước thời kỳ kháng sinh hiện đại. Cần có các phép đo định lượng về dư lượng thuốc và mức độ gen kháng, bên cạnh việc hiểu các cơ chế môi trường của chọn lọc di truyền, tiếp nhận gen, và động lực không gian - thời gian của các gen kháng này cùng với các khoang vi khuẩn của chúng. Bài báo tổng quan này thảo luận về việc tích lũy các phát hiện liên quan đến khía cạnh số phận, vận chuyển, và sự tồn tại của kháng sinh và gen kháng kháng sinh trong môi trường tự nhiên, với sự nhấn mạnh vào các cơ chế liên quan đến môi trường đất sau khi áp dụng các chất thải động vật.
Từ khóa
#kháng sinh #kháng kháng sinh #vi khuẩn #môi trường tự nhiên #phân động vậtTài liệu tham khảo
AHI, 2001, Survey shows decline in antibiotic use in animals
Andremont A., 2003, Commensal flora may play key role in spreading antibiotic resistance, ASM News, 69, 601
Azadpour‐Keeley A., 2003, Movement and longevity of viruses in the subsurface
Bauer B., 1996, Genetic transformation in freshwater: Escherichia coli is able to develop natural competence, Appl. Environ. Microbiol., 62, 3673, 10.1128/aem.62.10.3673-3678.1996
Beegle D., 1997, Using composted dairy manure, Adv. Dairy Technol., 9, 67
Bennett P.M., 2008, Plasmid encoded antibiotic resitance: Acquisition and tranfer of antibiotic resistance genes in bacteria, Br. J. Pharmacol., 153, 5347, 10.1038/sj.bjp.0707607
Bitton G., 1992, Environmental microbiology, 103
Chakrabarty A.N., 1990, ‘DNA’ as contaminants in antibiotics and its capacity to transform bacteria to drug resistance, Indian J. Exp. Biol., 28, 58
Chandler D., 1981, Persistence and distribution of pollution indicator bacteria on land used for disposal of piggery effluent, Appl. Environ. Microbiol., 42, 453, 10.1128/aem.42.3.453-460.1981
Chen I., 2004, DNA uptake during bacterial transformation, Nat. Rev., 2, 241
Cherry J.A., 2007, Contaminant transport through aquitards: A state‐of‐the‐science review
Cromwell G.L., 2001, Swine nutrition, 401
Di Giovanni G., 1996, Gene transfer of Alcaligenes eutrophus JMP134 plasmid pJP4 to indigenous soil recipients, Appl. Environ. Microbiol., 62, 2521, 10.1128/aem.62.7.2521-2526.1996
Donohoe A.L., 1984, Biochemical studies on the fate of monensin in animals and in the environment, J. Anim. Sci., 58, 1528, 10.2527/jas1984.5861528x
Feinman S.E., 1978, Bureau of Veterinary Medicine
Fulhage C.D. andPost D.Swine manure management systems in Missouri. Available at (verified 16 Feb. 2009).. Available athttp://www.muextension.missouri.edu/xplor/envqual/eq0350.htm(verified 16 Feb. 2009).2005
Gattinger A., 2006, Structure and function of archaeal communities in natural and agriculturally used soil ecosystems, 06426
Gerba C.P., 1984, Groundwater pollution microbiology, 65
Goyal S.M., 1983, Viral pollution of the environment, 211
Hanzawa Y., 1984, Antibiotic‐resistant coliforms in the waste of piggeries and dairy farms, Japan. J. Vet. Sci., 46, 363, 10.1292/jvms1939.46.363
Harwood C., 2008, The uncharted microbial world: Microbes and their activities in the environment
Huang C.‐H., 2001, Proc. of the 2nd Int. Conf. on Pharmaceuticals and Endocrine Disrupting Chemicals in Water, 46
Institute of Medicine, 1989, Human health risks with the subtherapeutic use of penicillin or tetracyclines in animal feed
Isaacson R.E., 2002, The role of antibiotics in agriculture
Khachatourians G.G., 1998, Agricultural use of antibiotics and the evolution and transfer of antibiotic‐resistant bacteria, Can. Med. Assoc. J., 159, 1129
Krapac I.G., 2004, Proc. of the 4th Int. Conf. on Pharmaceuticals and Endocrine Disrupting Chemicals in Water, 158
Lenski R.E., 1997, The cost of antibiotic resistance—From the perspective of a bacterium, Ciba Found. Symp., 207, 131
Lesická‐Hupková M., 1996, Mobilization of antibiotic resistance for transfer in Pseudomonas aeruginosa., J. Chemother., 8, 261, 10.1179/joc.1996.8.4.261
Levy S.B., 1989, Gene transfer in the environment
Livestock and Poultry Environmental Stewardship.Appendix C: Livestock and poultry manure characterization. Available at (verified 16 Feb. 2009).. Available athttp://www.lpes.org/Lessons/Lesson21/21_9_manure_character.pdf(verified 16 Feb. 2009).2005
MacDonald J.M., 2008, Econ. Information Bull. 38
Nasser A.M., 1993, Comparative survival of E. coli, F+ bacteriophages, HAV and poliovirus 1 in wastewater and groundwater, Water Sci. Technol., 27, 401, 10.2166/wst.1993.0381
Nebraska Beef Council, 2007, Beef industry information, State/industry facts
Park N., 1994, CANVAS: A composite analytical‐numerical model for viral and solute transport simulation, version 2.0
Payment P., 1989, Virus removal by drinking water treatment processes, Crit. Rev. Environ. Contr., 19, 15, 10.1080/10643388909388357
Pillai S.D., 1997, Antibiotic resistance profiles of Escherichia coli isolated from rural and urabn environments, J. Environ. Sci. Health A, 32, 1665
Pinck L.A., 1962, Antibiotics in soils: 4. Polypeptides and macrolides, Soil Sci., 94, 121, 10.1097/00010694-196208000-00011
Prescott L.M., 1999, Microbiology, 678
Richert B.T., 1995, J. of Extension
Rotz C.A., 2004, Management to reduce nitrogen losses in animal production, J. Anim. Sci., 82, E119
Scandura J.E., 1997, Viral and bacterial contamination of groundwater from on‐site sewage treatment systems, Water Sci. Technol., 35, 107, 10.2166/wst.1997.0724
Sims J.D.Flow and transport through fractured clay till: A laboratory study. M.S. thesis. Dep. of Earth Sciences Univ. of Waterloo Waterloo ON.1993
Simunek J., 1999, The HYDRUS‐2D software package for simulating the two‐dimensional movement of water, heat, and multiple solutes in variably‐saturated media, Version 2.0
Sobsey M.D. Khatib L.A. Hill V.R. Alocilja E. andPillai S.Pathogens in animal wastes and the impacts of waste management practices on their survival transport and fate.White Paper Summaries. Available online (verified 16 Feb. 2009).2001
Stewart G.J., 1989, Gene transfer in the environment, 139
Timoney J.F., 1978, Heavy‐metal and antibiotic resistance in the bacterial flora of sediments of New York Bight, Appl. Environ. Microbiol., 36, 465, 10.1128/aem.36.3.465-472.1978
Union of Concerned Scientists, 2001, Hogging it: Estimates of antimicrobial abuse in livestock, 109
USDA, 2001, Part I: Reference of swine health and management in the United States, 2000, National Animal Health Monitoring System
USDA, 2001, Part II: Reference of swine health and management in the United States, 2000, National Animal Health Monitoring System
USDA, 2007, Swine 2006, Part II: Reference of swine health and health management practices in the United States, 2006 USDA:APHIS:VS, CEAH
USDA NASS.Statistics of cattle hogs and sheep. Available at (verified 16 Feb. 2009).. Available athttp://www.nass.usda.gov/Publications/Ag_Statistics/2008/Chap07.pdf(verified 16 Feb. 2009).2002
USDA NRCS.Animal manure management. NRCS/RCA issue brief 7 Dec. 1995. Available at (verified 16 Feb. 2009).1995
USGAO, 1999, General Accounting Office
Utah Department of Health.Medication disposal summary report. Available at (verified 16 Feb. 2009).. Available athttp://health.utah.gov/prescription/pdf/NewHampshire_Disposal_technical.pdf(verified 16 Feb. 2009).2007
Wellings F.M., 1974, Virus survival in water and wastewater systems
Wellings F.M., 1975, Demonstration of virus in groundwater after effluent discharge onto soil, Appl. Microbiol., 29, 751, 10.1128/am.29.6.751-757.1975
Yates M.V., 2000, Project 262