抗生素耐药性细菌经常与医院和其他健康治疗机构相关联，但是一项新的研究表明鸡舍和污水处理厂也是抗生素耐药性的热点场所。相关研究结果于2016年5月11日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Interconnected microbiomes and resistomes in low-income human habitats”。
在这项新的研究中，来自美国、秘鲁和厄瓜多尔的研究人员研究了厄瓜多尔一个农村村庄和秘鲁利马市郊外一个人口密集的贫民窟中的细菌和它们抵抗抗生素的能力。在这两个地区，研究人员鉴定出富含交换和分享耐药性基因的细菌的热点场所。这些潜在的耐药性传播热点场所包括这个农村村庄的鸡舍和利马市郊外的一家现代的污水处理厂。
论文通信作者、美国华盛顿大学圣路易斯医学院病理学与免疫学副教授Gautam Dantas博士说，“细菌能够做我们不能做的事情---与不存在亲缘关系的细菌之间直接交换DNA。这意味着对可利用抗生素治疗的致病性细菌而言，它们相对容易地快速地对这些抗生素产生耐药性。如果这些细菌碰巧与携带耐药性基因的其他细菌接触，那么它们只需一步就能够获得这些基因。我们估计这些基因转移事件通常是罕见的，但是它们更可能在我们鉴定出的这些热点场所中发生。”
尽管这项研究是在发展中国家开展的，但是Dantas提出这些结果可能对美国和其他工业化国家也是有意义的。如果勉强糊口的农民的鸡舍是耐药性基因转移的热点场所，那么他猜测在工业化农场---在那里，鸡定期吃抗生素---中存在的细菌将存在更大的压力来分享耐药性基因。Dantas对这些细菌进入食物系统感到担忧。再者，研究人员在利马市研究的这家污水处理厂是一项现代设计，它使用全世界这类处理厂通常采用的技术，这提示着这些处理厂可能是抗生素耐药性传播的热点场所而且与它们所在的位置无关。
这项研究是首次调查一个环境多个方面---包括人们、人们饲养的动物、水供应、周围的土壤和来自卫生设施的样品---的细菌景观和它们的耐药性遗传特征。尽管利马市郊外这个人口密集的贫民窟有一个区域范围内的污水下水道系统和现代的污水处理厂，但是厄瓜多尔的这个村庄有堆肥厕所。
依赖自给农业的农村村民和城市周边人口密集的低收入社区的居民占全球人口的大多数；但是他们的微生物组很少有人研究过。迄今为止，大多数类似的研究着重关注美国和欧洲的高度工业化的人群和所谓的过着传统狩猎采集生活方式的原始人群。
Dantas说，“我们的研究中的地区不仅可以作为大多数人如何生活的样板，而且它们代表着抗生素使用最高的区域。在很多低收入国家，这些抗生素药物是不需处方就可以出售的。鉴于不需要处方，我们期待这些地区的抗生素使用较高，从而给细菌施加同样高的压力来对这些药物产生耐药性。”
总体而言，Dantas和他的同事们发现生活在类似环境中的细菌具有类似的耐药性基因，比如，人肠道和动物肠道中的细菌之间的耐药性基因类似性高于人肠道和土壤中的细菌之间的耐药性基因类似性。此外，研究人员也发现亲缘性比较密切的细菌具有类似的耐药性基因。
Dantas说，“我们发现的这些一般趋势与我们之前的研究相一致。我们对在细菌进化树中追踪到这些耐药性基因并不感到非常吃惊。另一方面，我们发现的这些打破遗传趋势的基因是非常令人担忧的。这些不符合一般规律的基因---也就是与周围的DNA不存在类似性的基因---是最有可能经历基因转移事件的那些基因。它们是有最高风险传播到没有亲缘关系的细菌中的耐药性基因。”
在这项研究取样的场所中，研究人员发现最有可能是移动的和能够在不同细菌菌株之间跳跃的耐药性基因数量在厄瓜多尔村民鸡舍和利马市郊外这家污水处理厂向外排放的“灰色”水中是最高的。研究人员说，因不适合用于饮用，大多数灰色水被排放到太平洋中，也有一些被用来灌溉城市公园。
Dantas说，“在我们的研究的鸡舍中的土壤似乎是耐药性基因交换的热点场所。这意味着鸡体内的致病性细菌有让人们患病并且在此过程中转移它们的耐药性基因的风险。我们的研究证实在公共卫生指南中建议不要让动物进入厨房的重要性。”
对利马市郊外这家污水处理厂而言，Dantas称它为传播抗生素耐药性基因的完美风暴。这样的处理厂非常好地清除众所周知可导致疾病的和能够在培养皿中培养的细菌，如大肠杆菌。但是这为其他类型的细菌茁壮成长留出空间。
Dantas说，“这种污水处理系统在设计时并不能全部清除不让人们患病的环境细菌。然而，这些细菌中的一些携带已知导致诊所中出现问题的耐药性基因。我们正在无意中富集含有携带耐药性基因的细菌的水，然后让人们接触这些细菌，这是因为这些水被用来灌溉城市公园。”
Dantas和他的同事们猜测他们在这家污水处理厂处理过程中存活下来的细菌里检测到的抗生素耐药性是由正在处理的污水中存在的非处方抗生素所促进的。研究人员测量了污水处理前和处理后的抗生素水平，而且尽管在处理过程期间这些抗生素药物残留中的大多数已被清除，但是它们在污水处理开始时存在的事实促进对它们产生耐药性的细菌存活。
Dantas说，“我们在未处理的污水中检测到的所有抗生素属于在秘鲁销售的前20种畅销的药物。这些发现对公共卫生---可能在设计未来的污水处理厂和在针对抗生素在未开处方时是否能够购买制定政策决定---产生影响。”
Interconnected microbiomes and resistomes in low-income human habitats
Erica C. Pehrsson, Pablo Tsukayama, Sanket Patel, Melissa Mejía-Bautista, Giordano Sosa-Soto, Karla M. Navarrete, Maritza Calderon, Lilia Cabrera, William Hoyos-Arango, M. Teresita Bertoli, Douglas E. Berg, Robert H. Gilman & Gautam Dantas
Antibiotic-resistant infections annually claim hundreds of thousands of lives worldwide. This problem is exacerbated by exchange of resistance genes between pathogens and benign microbes from diverse habitats. Mapping resistance gene dissemination between humans and their environment is a public health priority. Here we characterized the bacterial community structure and resistance exchange networks of hundreds of interconnected human faecal and environmental samples from two low-income Latin American communities. We found that resistomes across habitats are generally structured by bacterial phylogeny along ecological gradients, but identified key resistance genes that cross habitat boundaries and determined their association with mobile genetic elements. We also assessed the effectiveness of widely used excreta management strategies in reducing faecal bacteria and resistance genes in these settings representative of low- and middle-income countries. Our results lay the foundation for quantitative risk assessment and surveillance of resistance gene dissemination across interconnected habitats in settings representing over two-thirds of the world’s population.