Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nước tưới và biofilm trong ống dẫn như là nguồn gốc của vi khuẩn kháng kháng sinh
Tóm tắt
Sự hiện diện của vi khuẩn kháng kháng sinh trong nước mặt môi trường gần đây đã thu hút sự chú ý. Các hệ thống cấp nước thải và nước uống được biết đến là nguồn phát tán vi khuẩn kháng kháng sinh, với biofilm hình thành trên bề mặt bên trong của đường ống là điểm nóng cho sự phát triển và trao đổi gen. Các hệ thống tưới dựa trên ống dẫn sử dụng nước mặt có thể góp phần vào việc phát tán vi khuẩn kháng kháng sinh theo cách tương tự. Chúng tôi đã tiến hành các sự kiện tưới tại một dòng suối thường niên hàng tuần trong 1 tháng, và đã theo dõi nồng độ của tổng vi khuẩn dị dưỡng, tổng coliform và coliform phân cũng như nồng độ của các nhóm vi khuẩn này kháng lại ampicillin và tetracycline tại nguồn nước đầu vào. Trước mỗi sự kiện tưới ba sự kiện đó, nước còn lại trong ống được lấy mẫu và các đoạn ống dài 6 inch (mẫu) được tách rời khỏi hệ thống, và biofilm từ thành bên trong được loại bỏ và phân tích về nội dung protein tổng và các vi khuẩn trên. Các phân lập của vi khuẩn liên quan đến biofilm được sàng lọc để tìm kháng thuốc theo một bộ bảy loại kháng sinh, đại diện cho năm lớp kháng sinh. Tất cả các vi khuẩn được theo dõi đều phát triển đáng kể trong nước còn lại giữa các sự kiện tưới, và khối lượng biomass của biofilm liên tục tăng từ tuần này sang tuần khác. Tỷ lệ phần trăm của các phân lập liên quan đến biofilm kháng lại kháng sinh trong bộ quét đôi khi tăng lên giữa các sự kiện. Kháng thuốc đa loại đã được quan sát cho tất cả các nhóm vi khuẩn, thường nhất là đối với coliform phân, và sự phân bố số lượng kháng sinh mà tổng coliform và coliform phân kháng lại có sự thay đổi hàng tuần. Kết quả từ nghiên cứu này nhấn mạnh rằng nước tưới có thể là một nguồn tiềm năng cho vi khuẩn kháng kháng sinh, mà sau đó có thể được tích hợp vào và phát triển trong các biofilm trong ống tưới.
Từ khóa
#vi khuẩn kháng kháng sinh #nước tưới #biofilm #hệ thống cấp nước #môi trườngTài liệu tham khảo
Allen, H. K., Donato, J., Wang, H. H., Cloud-Hansen, K. A., Davies, J., & Handelsman, J. (2010). Call of the wild: antibiotic resistance genes in natural environments. Nature Reviews Microbiology, 8(4), 251–259. doi:10.1038/nrmicro2312.
Armstrong, J. L., Shigeno, D. S., Calomiris, J. J., & Seidler, R. J. (1981). Antibiotic-resistant bacteria in drinking water. Applied and Environmental Microbiology, 42(2), 277–283.
Baquero, F., Martínez, J., & Cantón, R. (2008). Antibiotics and antibiotic resistance in water environments. Current Opinion in Biotechnology, 19(3), 260–265. doi:10.1016/j.copbio.2008.05.006.
Barkay, T., Kroer, N., Rasmussen, L. D., & Sorenson, S. (1995). Conjugal gene transfer at natural population densities in a microcosmos simulating an estuarine environment. FEMS Microbiology Ecology, 16, 43–54.
Barker, J., & Brown, M. R. W. (1994). Trojan Horses of the microbial world: protozoa and the survival of bacterial pathogens in the environment. Microbiology, 140(6), 1253–1259.
Blaustein, R. A., Pachepsky, Y. A., Hill, R. L., Shelton, D. R., & Whelan, G. (2013). Escherichia coli survival in waters: temperature dependence. Water Research, 47, 569–578.
Brettar, I., & Hofle, M. G. (1992). Influence of ecosystematic factors on survival of Escherichia coli after large-scale release into lake water mesocosms. Applied and Environmental Microbiology, 58(7), 2201–2210.
Cabello, F. C. (2006). Heavy use of prophylactic antibiotics in aquaculture: a growing problem for human and animal health and for the environment. Environmental Microbiology, 8(7), 1137–1144.
Czekalski, N., Berthold, T., Caucci, S., Egli, A., & Bürgmann, H. (2012). Increased levels of multiresistant bacteria and resistance genes after wastewater treatment and their dissemination into Lake Geneva, Switzerland. Frontiers in Microbiology, 3, 106. doi:10.3389/fmicb.2012.00106.
De Lancy Pulcini, E. (2001). Bacterial biofilms: a review of current research. Néphrologie, 22(8), 439–441.
Devarajan, N., Laffite, A., Graham, N. D., Meijer, M., Prabakar, K., Mubedi, J. I., Elongo, V., Mpiana, P. T., Ibelings, B. W., Wildi, W., & Pote, J. (2015). Accumulation of clinically relevant antibiotic resistant genes, bacterial load, and metals from freshwater lake sediments in Central Europe. Environmental Science and Technology, 49, 6528–6537.
Esioubu, N., Armenta, L., & Ike, J. (2002). Antibiotic resistance in soil and water environments. International Journal of Environmental Health Research, 12, 133–144.
Flint, K. P. (1987). The long-term survival of Escherichia coli in river water. Journal of Applied Bacteriology, 63(3), 261–270.
Garcia-Armizen, T., & Servais, P. (2004). Enumeration of viable E. coli in rivers and wastewaters by fluorescent in situ hybridization. Journal of Microbiological Methods, 58, 269–279.
Gerba, C. P. (2009). The role of water and water testing in produce safety. In X. Fan, B. A. Niemira, C. J. Doona, F. E. Feeherty, & R. B. Gravani (Eds.), Microbial safety of fresh produce (pp. 129–142). New York: Wiley and Sons.
Gomez-Alvarez, V., Revetta, R. P., & Santo Domingo, J. W. (2012). Metagenome analyses of corroded concrete wastewater pipe biofilms reveal a complex microbial system. BMC Microbiology, 12(1), 122. doi:10.1186/1471-2180-12-122.
Hammer, Ø., Harper, D. A. T., & Ryan, P. D. (2001). PAST: paleontological statistics soft-ware package for education and data analysis. Palaeontologia Electronica, 4(1), 9. http://palaeo-electronica.org/20011/past/issue101.htm.
Harmel, R. D., Karthikeyan, R., Gentry, T., & Srinivasan, R. (2010). Effects of agricultural management, land use, and watershed scale on E. coli concentrations in runoff and streamflow. Transactions of the ASABE, 53(6), 1833–1841.
Hausner, M., & Wuertz, S. (1999). High rates of conjugation in bacterial biofilms as determined by quantitative in situ analysis. Applied and Environmental Microbiology, 65(8), 3710–3713.
Junco, M. T. T., Martín, M. G., Toledo, M. L. P., Gómez, P. L., & Barrasa, J. L. M. (2001). Identification and antibiotic resistance of faecal enterococci isolated from water samples. International Journal of Hygeine and Environmental Health, 203, 363–368.
Lebkowska, M. (2009). Antibiotic resistant bacteria in drinking water. Ochrona Srodowiska, 31(2), 11–15.
Li, X., Watanabe, N., Xiao, C., Harter, T., McCowan, B., Liu, Y., & Atwill, E.R. (2013). Antibiotic-resistant E. coli in surface water and groundwater in dairy operations in Northern California. Environmental Monit Assess. DOI 10.1007/s10661-013-3454-2.
Martinez, J. L. (2008). Antibiotics and antibiotic resistance genes in natural environments. Science, 321(11), 365–367.
Martinez, J. L. (2009). Environmental pollution by antibiotics and by antibiotic resistance determinants. Environmental Pollution (Barking, Essex: 1987), 157(11), 2893–902.
McCambridge, J., & McMeekin, T. A. (1980). Relative effects of bacterial and protozoan predators on survival of Escherichia coli in estuarine water samples. Applied and Environmental Microbiology, 40(5), 907–911.
Na, S. H., Miyanaga, K., Unno, H., & Tanji, Y. (2006). The survival response of Escherichia coli K12 in a natural environment. Applied Microbiology and Biotechnology, 72(2), 386–392.
Pachepsky, Y., Shelton, D. R., Mclain, J. E. T., Patel, J., & Mandrell, R. E. (2011). Irrigation waters as a source of pathogenic microorganisms in produce: a review. Advances in agronomy (1st ed., Vol. 113, pp. 73-137). Elsevier Inc. doi:10.1016/B978-0-12-386473-4.00007-5
Pachepsky, Y., Morrow, J., Guber, A., Shelton, D., Rowland, R., & Davies, G. (2012). Effect of biofilm in irrigation pipes on microbial quality of irrigation water. Letters in Applied Microbiology, 54(3), 217–224. doi:10.1111/j.1472-765X.2011.03192.x.
Pachepsky, Y. A., Blaustein, R. A., Whelan, G., & Shelton, D. R. (2014). Comparing temperature effects on Escherichia coli, Salmonella, and Enterococcus survival in surface waters. Letters in Applied Microbiology, 59, 278–283.
Pallecchi, L., Bartoloni, A., Paradisi, F., & Rossolini, G. M. (2008). Antibiotic resistance in the absence of antimicrobial use: mechanisms and implications. Expert Review of Anti-Infective Therapy, 6, 725–732.
Rice, E. W., Messer, J. W., Johnson, C. H., & Reasoner, D. J. (1995). Occurrence of high-level aminoglycoside resistance in environmental isolates of enterococci. Applied and Environmental Microbiology, 61(1), 374–376.
Sadovski, A. Y., Fattal, B., Goldberg, D., Katzenelson, E., & Shuval, H. I. (1978). High levels of microbial contamination of vegetables irrigated with wastewater by the drip method. Applied and Environmental Microbiology, 36, 824–830.
Schwartz, T., Kohnen, W., Jansen, B., & Obst, U. (2003). Detection of antibiotic-resistant bacteria and their resistance genes in wastewater, surface water, and drinking water biofilms. FEMS Microbiology Ecology, 43, 325–335.
Shelton, D. R., Kiefer, L. A., Pachepsky, Y. A., Blaustein, R. A., & Martinez, G. (2012). Coliform retention and release in biofilms formed on new and weathered irrigation pipes. Irrigation Science, 31(5), 971–981. doi:10.1007/s00271-012-0373-x.
Shelton, D. R., Kiefer, L. A., Pachepsky, Y. A., Martinez, G., McCarty, G. W., & Dao, T. H. (2013). Comparison of microbial quality of irrigation water delivered in aluminum and PVC pipes. Agricultural Water Management, 129, 145–151. doi:10.1016/j.agwat.2013.07.021.
Smith, D. L., Dushoff, J., & Morris, J. G. (2005). Agricultural antibiotics and human health. PLoS Medicine, 2(8), e232.
Stanley, N. R., & Lazazzera, B. A. (2004). Environmental signals and regulatory pathways that influence biofilm formation. Molecular Microbiology, 52(4), 917–924.
Thevenon, F., Adatte, T., Wildi, W., & Pote, J. (2012). Antibiotic resistant bacteria/genes dissemination in lacustrine sediments highly increased following cultural eutrophication of Lake Geneva (Switzerland). Chemosphere, 86(5), 468–476.
USDA-ARS. (2014). NARMS—National Antimicrobial Resistance Monitoring System Animal Isolates. <http://www.ars.usda.gov/News/docs.htm?docid=6750&page=3>.
Wellington, E. M. H., Boxall, A. B., Cross, P., Feil, E. J., Gaze, W. H., Hawkey, P. M., Johnson-Rollins, A. S., Jones, D. L., Lee, N. M., Otten, W., Thomas, C. M., & Williams, A. P. (2013). The role of the natural environment in the emergence of antibiotic resistance in gram-negative bacteria. Lancet Infectious Diseases, 13(2), 155–165. doi:10.1016/S1473-3099(12)70317-1.
Williamson, C. E., Grad, G., De Lange, H. J., Gilroy, S., & Karapelou, D. M. (2002). Temperature-dependent ultraviolet radiation responses in zooplankton: implications of climate change. Limnology and Oceanography, 47(6), 1844–1848.
Wimpenny, J. (1996). Ecological determinants of biofilm formation. Biofouling, 10, 43–63.
Yomoda, S., Okubo, T., Takahashi, A., Murakami, M., & Iyobe, S. (2003). Presence of Pseudomonas putida strains harboring plasmids bearing the Metallo-β-Lactamase gene bla IMP in a hospital in Japan. Journal of Clinical Microbiology, 41(9), 4246–4251. doi:10.1128/JCM.41.9.4246.