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Antibiotics | 抗生素残留与耐药菌在处理后污水中的存在及风险评估

Antibiotics | 抗生素残留与耐药菌在处理后污水中的存在及风险评估
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该研究首次在南美洲地区联合使用化学定量分析、耐药菌表型检测及生态风险建模,系统评估了污水处理厂排放物中抗生素和耐药菌的环境风险。研究强调了传统处理工艺在抗生素和耐药菌去除方面的局限性,并提出应将耐药性纳入污水处理排放标准,为热带城市水系统抗微生物耐药性(AMR)监测提供可复制模型。

 

文献概述
本文《Occurrence and Risk Assessment of Antimicrobials and Resistant Bacteria in Treated Sewage Effluents in South Brazil》发表于《Antibiotics》杂志,回顾并总结了抗生素残留、耐药菌在城市污水处理厂排放中的生态风险。文章采用LC-MS/MS检测13种抗生素的浓度,并通过表型分析鉴定耐药菌的种类,结合生态毒理实验和风险模型,评估抗生素对水生生态系统的潜在影响。研究结果为污水处理厂在抗微生物耐药性传播中的监测角色提供了新证据。

背景知识
抗微生物耐药性(AMR)已成为全球公共卫生和环境安全的重大挑战。污水处理厂(WWTP)作为城市污水的集中处理系统,理论上应减少污染物,但其对抗生素和耐药菌的去除效率有限,导致处理后的排放仍可能含有活性残留。这些残留不仅可能对非靶标生物产生毒性效应,还可能通过选择压力促进耐药基因的传播。本研究聚焦巴西南部城市污水处理厂,结合多维度分析方法,首次系统评估了抗生素残留与耐药菌的共存风险。研究还指出,传统培养依赖方法可能低估耐药多样性,建议引入宏基因组学和qPCR等现代技术以更全面揭示AMR动态。

 

提供多种代谢性疾病相关的基因编辑小鼠模型,涵盖肥胖、糖尿病、高尿酸血症等,支持体内药效评价与机制研究,适合代谢紊乱及抗微生物耐药性相关研究。

 

研究方法与实验
研究在巴西南部库里蒂巴市的一家大型污水处理厂进行为期五个月的监测。通过LC-MS/MS技术检测13种常见抗生素的浓度,结合表型分析方法鉴定耐药菌种类。生态毒性评估使用绿藻Desmodesmus subspicatus进行生物测试,风险评估包括单物质和混合物毒性风险模型,并采用对数正态分布进行耐药选择压力建模。

关键结论与观点

  • 所有13种抗生素在五个月内持续检出,总浓度范围为1730–2840 ng L−1,其中碳青霉烯类(24.7%)、氨基糖苷类(22.2%)和四环素类(19.6%)占主导。
  • 耐药菌包括大肠杆菌、克雷伯氏菌和产碱菌,对高优先级抗生素(如氟喹诺酮类、碳青霉烯类)表现出耐药性。
  • 单一抗生素的生态毒性风险(HQecotox)均低于1,但混合物毒性评估显示急性与慢性毒性分别影响49%和57%水生物种,提示混合暴露的潜在生态影响。
  • 耐药选择压力模型显示所有抗生素的耐药风险商(HQres.sel.)均超过1,其中MER(5601)、CIP(2033)、AMX(1043)和ENR(1019)最为显著。
  • 多变量分析显示氟喹诺酮类和大环内酯类与耐药菌检测高度相关,而其他抗生素类群则未显示出明显浓度-耐药关联。

研究意义与展望
本研究强调污水处理厂作为耐药性监测节点的重要性,提出应将耐药性指标纳入排放标准。传统处理工艺对抗生素和耐药菌的去除效率不足,建议采用高级处理技术如臭氧处理、活性炭吸附或人工湿地。未来研究应结合分子检测与宏基因组分析,以全面评估耐药基因的传播路径。研究为热带城市水系统中的AMR监测提供了可复制的方法框架,并支持在区域层面建立耐药性监测网络。

 

提供免疫系统人源化小鼠模型,支持肿瘤免疫、自身免疫性疾病及感染模型研究,适合评估耐药菌感染对免疫系统的影响及药物筛选。

 

结语
该研究系统揭示了城市污水处理厂在抗生素残留和耐药菌传播方面的潜在环境影响,指出即使物理化学参数符合标准,处理后污水仍可能对生态系统和公共健康构成风险。研究建议监管机构在制定污水处理排放标准时,不仅应关注传统生态毒性指标,还应纳入耐药选择压力模型。通过多维度分析,研究提供了热带城市污水处理系统中AMR传播的实证数据,并支持开发更高效的污水处理技术以降低抗生素和耐药菌的环境负荷。赛业生物可提供相关动物模型及细胞模型服务,助力抗微生物耐药性机制研究与新型治疗策略开发。

 

文献来源:
Keite da Silva Nogueira, Ana Paula de Oliveira Tomaz, Gabrielly Cristina Kubis, Bárbara Zanicotti Leite, and Marcelo Pedrosa Gomes. Occurrence and Risk Assessment of Antimicrobials and Resistant Bacteria in Treated Sewage Effluents in South Brazil. Antibiotics.