基因测序揭示了洪水中意想不到的病原体来源

研究人员报告说，当地的河流和溪流是2018年佛罗伦萨飓风后北卡罗来纳州沿海地区肠道沙门氏菌污染的来源，而不是之前怀疑的该地区大量养猪场。

　　

这些发现对于控制洪水事件后抗生素耐药病原体引起的疾病传播具有重要意义，特别是在受热带风暴增加严重影响的发展中国家沿海地区。

这项研究由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校土木与环境工程教授Helen Nguyen和研究生Yuqing Mao领导，他们利用基因追踪技术从北卡罗来纳州沿海的环境样本中追踪肠球菌的存在和起源。

“仅在美国，抗生素耐药性病原体引起的感染每年就导致大约280万人患病，3.6万人死亡，”Nguyen说。“这些感染很容易在全球传播，对新兴的卫生保健系统构成了重大负担，但它们是可以通过缓解措施来预防的。”

该研究报告说，由于人类和动物的粪便遗传标记经常在洪水中发现，人们通常认为废水来源、化粪池系统和牲畜养殖场是将耐抗生素细菌和遗传物质传播到环境中的原因。然而，目前还没有任何已知的研究最终确定了污染源。

“北卡罗莱纳沿海地区是一个很好的案例研究区域，因为那里有高度集中的养猪场和私人化粪池系统，热带风暴引起的沿海洪水相当普遍，”Nguyen说。

飓风佛罗伦萨过后三周，Nguyen的团队从北卡罗来纳州农业生产区养猪场下游的水体中采集了25个水样，其中23个含有肠球菌。

“我们使用高保真全基因组测序分析了自由漂浮的遗传标记——染色体和质粒，发现佛罗伦萨飓风后收集的样本中的肠球菌不是来自动物或粪便，”Nguyen说。

研究小组从基因上追溯了细菌的起源，发现该地区的许多小河流和溪流——这意味着这些病原体已经在自然环境中站稳了脚跟。

Nguyen说:“随着气候变化带来气温升高——细菌滋生的环境——以及可能更大更频繁的热带风暴，研究人员和政策制定者需要认识到我们发现的重要性。”“在设计缓解计划以防止飓风后致病菌的传播时，农业和人类废水不应该是唯一考虑的来源。”

Nguyen的团队计划将这项研究扩展到沿海地区以外，并与其他校园研究人员合作，研究加拿大鹅粪便中的病原体在伊利诺伊州的传播。

卡尔·r·伍斯基因组生物学研究所、卡尔·伊利诺伊医学院和佛罗里达大学的研究人员也参与了这项研究。

IGB、格兰杰工程学院、艾伦基金会和环境保护署支持这项研究。

Journal Reference:

1. Yuqing Mao, Mohamed Zeineldin, Moiz Usmani, Antarpreet Jutla, Joanna L. Shisler, Rachel J. Whitaker, Thanh H. Nguyen. Local and Environmental Reservoirs of Salmonella enterica After Hurricane Florence Flooding. GeoHealth, 2023; 7 (11) DOI: 10.1029/2023GH000877