Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đa dạng và rủi ro phổ biến của gene kháng kháng sinh dựa trên metagenomics được tiết lộ bởi host vi khuẩn gây bệnh ở Hồ Taihu, Trung Quốc
Tóm tắt
Trong những thập kỷ gần đây, kháng sinh và gene kháng kháng sinh (ARGs) đã được coi là những chất ô nhiễm mới nổi. Tại Hồ Taihu, một đại diện tiêu biểu của hệ thống nước ngọt ở Trung Quốc, sự hiện diện và độ phong phú của ARGs có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát rủi ro sinh thái và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Trong nghiên cứu này, kỹ thuật giải trình tự thế hệ cao và metagenomics đã được sử dụng để điều tra hồ sơ ARGs theo mùa trong nước mặt và trầm tích tại khu vực điển hình của Hồ Taihu. Bên cạnh đó, mô hình phân loại của vi khuẩn chủ ARGs và các mầm bệnh tiềm năng đã được xác định. Kết quả cho thấy 33 kiểu subtype ARG và 11 kiểu ARG đã được phát hiện trong khu vực nghiên cứu, trong đó gene kháng bacitracin, đa kháng và sulfonamid là những gene với độ phong phú cao nhất. Độ phong phú tương đối của ARGs trong nước mặt và trầm tích dao động từ 1,68 đến 661,05 ppm và từ 1,93 đến 49,47 ppm, tương ứng. Các vi khuẩn chủ ARG (18 chi vi khuẩn) đã được xác định và chú giải, trong đó Clostridium botulinum, Pseudomonas aeruginosa và Klebsiella pneumonia là các vi khuẩn gây bệnh. Các mầm bệnh chủ yếu được phát hiện tại Vịnh Xukou vào mùa xuân và mùa thu, có thể do nước đầu vào từ khu vực nuôi trồng thủy sản của Hồ Yangcheng. Pseudomonas là chủ ARGs phong phú nhất (ant2ib, baca, bl2d_oxa2, mexb, mexf, mexw và oprn), có thể tạo điều kiện cho sự phát tán của ARGs trong hệ thống nước ngọt.
Từ khóa
#gene kháng kháng sinh #ARGs #vi khuẩn gây bệnh #Hồ Taihu #metagenomics #chất ô nhiễm mới nổiTài liệu tham khảo
Ashbolt, N. J., Amezquita, A., Backhaus, T., Borriello, P., Brandt, K. K., Collignon, P., Coors, A., Finley, R., Gaze, W. H., Heberer, T., Lawrence, J. R., Larsson, D. G. J., McEwen, S. A., Ryan, J. J., Schoenfeld, J., Silley, P., Snape, J. R., Van den Eede, C., & Topp, E. (2013). Human health risk assessment (HHRA) for environmental development and transfer of antibiotic resistance. Environmental Health Perspectives, 121(9), 993–1001.
Bai, Y., Ruan, X., Wang, F., Antoine, G., & van der Hoek, J. P. (2019a). Sulfonamides removal under different redox conditions and microbial response to sulfonamides stress during riverbank filtration: A laboratory column study. Chemosphere, 220, 668–677.
Bai, Y., Ruan, X., Xie, X., & Yan, Z. (2019b). Antibiotic resistome profile based on metagenomics in raw surface drinking water source and the influence of environmental factor: A case study in Huaihe River Basin, China. Environmental Pollution, 248, 438–447.
Dasgupta, S., Wu, S., & Goel, R. (2017). Coupling autotrophic denitrification with partial nitritation-anammox (PNA) for efficient total inorganic nitrogen removal. Bioresource Technology, 243, 700–707.
Dickey, S. W., Cheung, G. Y. C., & Otto, M. (2017). Different drugs for bad bugs: Antivirulence strategies in the age of antibiotic resistance. Nature Reviews Drug Discovery, 16(7), 457–471.
Elbashir, S., Parveen, S., Schwarz, J., Rippen, T., Jahncke, M., & DePaola, A. (2018). Seafood pathogens and information on antimicrobial resistance: A review. Food Microbiology, 70, 85–93.
Goren, M. G., Carmeli, Y., Schwaber, M. J., Chmelnitsky, I., Schechner, V., & Navon-Venezia, S. (2010). Transfer of carbapenem-resistant plasmid from Klebsiella pneumoniae ST258 to Escherichia coliin patient. Emerging Infectious Diseases, 16(6), 1014–1017.
Guo, T., Lou, C., Zhai, W., Tang, X., Hashmi, M. Z., Murtaza, R., Li, Y., Liu, X., & Xu, J. (2018). Increased occurrence of heavy metals, antibiotics and resistance genes in surface soil after long-term application of manure. Science of the Total Environment, 635, 995–1003.
Han, N. N., Zhang, S. H., Wang, P. F., & Wang, C. (2013). Characterization of antibiotic resistance E. Coli and antibiotic resistance genes in aquatic environment of Taihu Lake China. Applied Mechanics and Materials, 295–298, 630–634.
Hawkey, P. M., & Jones, A. M. (2009). The changing epidemiology of resistance. Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 64(Suppl_1), i3–i10.
James, G., Léa, P., Griffin, J., Claire, G., Chan, B., Turner, P., Oliver, K., & Hochberg, M. (2020). Phage steering of antibiotic-resistance evolution in the bacterial pathogen, Pseudomonas aeruginosa. Evolution Medicine and Public Health, 1, 148–157.
Ji, X., Shen, Q., Liu, F., Ma, J., Xu, G., Wang, Y., & Wu, M. (2012). Antibiotic resistance gene abundances associated with antibiotics and heavy metals in animal manures and agricultural soils adjacent to feedlots in Shanghai; China. Journal of Hazardous Materials, 235–236, 178–185.
Jia, S., Shi, P., Hu, Q., Li, B., Zhang, T., & Zhang, X.-X. (2015). Bacterial community shift drives antibiotic resistance promotion during drinking water chlorination. Environmental Science & Technology, 49(20), 12271–12279.
Jia, S., Zhang, X.-X., Miao, Y., Zhao, Y., Ye, L., Li, B., & Zhang, T. (2017). Fate of antibiotic resistance genes and their associations with bacterial community in livestock breeding wastewater and its receiving river water. Water Research, 124, 259–268.
Khan, M., Stapleton, F., Summers, S., Rice, S. A., & Willcox, M. D. P. (2020). Antibiotic resistance characteristics of pseudomonas aeruginosa isolated from Keratitis in Australia and India. Antibiotics (Basel), 9(9), 600.
Kim, J.-D., Lee, D.-W., Lee, K.-S., Choi, C.-H., & Kang, K.-H. (2004). Distribution and antimicrobial susceptibility of clostridium species in soil contaminated with domestic livestock Feces of Korea. Journal of Microbiology and Biotechnology, 14(2), 401–410.
Lu, H., Huang, H., Yang, W., Mackey, H. R., Khanal, S. K., Wu, D., & Chen, G.-H. (2018). Elucidating the stimulatory and inhibitory effects of dissolved sulfide on sulfur-oxidizing bacteria (SOB) driven autotrophic denitrification. Water Research, 133, 165–172.
Maunders, E. A., Triniman, R. C., Western, J., Rahman, T., & Welch, M. (2020). Global reprogramming of virulence and antibiotic resistance in pseudomonas aeruginosa by a single nucleotide polymorphism in elongation factor, fusA1. Journal of Biological Chemistry, 295(48), 16411–16426.
Mengyuan, Z., Guangwei, Z., & Yongping, W. (2011). Influence of scum of algal bloom on the release of N and P from sediments of Lake Taihu. Environmental Science, 32(2), 409–415.
Ohore, O. E., Addo, F. G., Han, N., Li, X., & Zhang, S. (2020). Profiles of ARGs and their relationships with antibiotics, metals and environmental parameters in vertical sediment layers of three lakes in China. Journal of Environmental Management, 255, 109583.
Santajit, S., & Indrawattana, N. (2016). Mechanisms of antimicrobial resistance in ESKAPE pathogens. BioMed Research International, 2016, 1–8.
Shao, M.-F., Zhang, T., & Fang, H.H.-P. (2010). Sulfur-driven autotrophic denitrification: Diversity, biochemistry, and engineering applications. Applied Microbiology and Biotechnology, 88(5), 1027–1042.
Swenson, J. M., Thornsberry, C., Mccroskey, L. M., Hatheway, C. L., & Dowell, V. R., Jr. (1980). susceptibility of clostridium botulinum to thirteen antimicrobial agents. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 18(1), 13–19.
Tegos, G. P., & Hamblin, M. R. (2013). Disruptive innovations: New anti-infectives in the age of resistance. Current Opinion in Pharmacology, 13(5), 673–677.
Wan, Y., Ruan, X., Wang, J., & Shi, X. (2019). Spatial and seasonal variations in the abundance of nitrogen-transforming genes and the microbial community structure in freshwater lakes with different trophic statuses. International Journal of Environmental Research and Public Health, 16(13), 2298.
Wan, Y., Ruan, X., Zhang, Y., & Li, R. (2017). Illumina sequencing-based analysis of sediment bacteria community in different trophic status freshwater lakes. MicrobiologyOpen, 6, e00450.
Wang, H., Wang, N., Wang, B., Zhao, Q., Fang, H., Fu, C., Tang, C., Jiang, F., Zhou, Y., Chen, Y., & Jiang, Q. (2016). Antibiotics in drinking water in shanghai and their contribution to antibiotic exposure of school children. Environmental Science & Technology, 50(5), 2692–2699.
Xie, Z., Lu, G., Liu, J., Yan, Z., Ma, B., Zhang, Z., & Chen, W. (2015). Occurrence, bioaccumulation, and trophic magnification of pharmaceutically active compounds in Taihu Lake, China. Chemosphere, 138, 140–147.
Xie, Z., Lu, G., Yan, Z., Liu, J., Wang, P., & Wang, Y. (2017). Bioaccumulation and trophic transfer of pharmaceuticals in food webs from a large freshwater lake. Environmental Pollution, 222, 356–366.
Xu, J., Zhang, Y., Zhou, C., Guo, C., Wang, D., Du, P., Luo, Y., Wan, J., & Meng, W. (2014). Distribution, sources and composition of antibiotics in sediment, overlying water and pore water from Taihu Lake, China. Science of the Total Environment, 497, 267–273.
Xu, Z., Li, T., Bi, J., & Wang, C. (2018). Spatiotemporal heterogeneity of antibiotic pollution and ecological risk assessment in Taihu Lake Basin, China. Science of the Total Environment, 643, 12–20.
Yang, W., Lu, H., Khanal, S. K., Zhao, Q., Meng, L., & Chen, G.-H. (2016). Granulation of sulfur-oxidizing bacteria for autotrophic denitrification. Water Research, 104, 507–519.
Yang, Y., Liu, W., Xu, C., Wei, B., & Wang, J. (2017). Antibiotic resistance genes in lakes from middle and lower reaches of the Yangtze River, China: Effect of land use and sediment characteristics. Chemosphere, 178, 19–25.
Yang, Y., Song, W., Lin, H., Wang, W., Du, L., & Xing, W. (2018). Antibiotics and antibiotic resistance genes in global lakes: A review and meta-analysis. Environment International, 116, 60–73.
Yin, Q., Yue, D., Peng, Y., Liu, Y., & Xiao, L. (2013). Occurrence and distribution of antibiotic-resistant bacteria and transfer of resistance genes in Lake Taihu. Microbes and Environments, 28(4), 479–486.
Zhang, X., Wu, B., Zhang, Y., Zhang, T., Yang, L., Fang, H. H. P., Ford, T., & Cheng, S. (2009b). Class 1 integronase gene and tetracycline resistance genes tetA and tetC in different water environments of Jiangsu Province China. Ecotoxicology, 18(6), 652–660.
Zhang, X.-X., Zhang, T., & Fang, H. H. P. (2009a). Antibiotic resistance genes in water environment. Applied Microbiology and Biotechnology, 82(3), 397–414.