孟加拉国两条生态重要河流中抗生素与重金属抗性基因的多样性及传播机制研究

本研究针对孟加拉国河流生态系统中的抗生素耐药性（AMR）问题，采用宏基因组学方法分析Bongshai河与Kumar河的耐药基因组和重金属抗性基因（HMRG）分布。研究发现两条河流的耐药组结构存在显著差异：Bongshai河表现出更丰富多样的抗性基因谱，涵盖碳青霉烯类、黏菌素、氟喹诺酮类等最后一线抗生素抗性及多种金属结合蛋白；而Kumar河则以四环素、氟喹诺酮类抗性为主。研究首次揭示了重金属污染与抗生素抗性基因的共选择现象，并通过移动遗传元件（MGEs）分析证实了抗性基因的水平转移潜力。该成果为发展中国家水环境中AMR传播机制提供了重要见解，对制定针对性防控策略具有重要科学价值。

　　

在全球公共卫生领域，抗生素耐药性（AMR）已演变为最紧迫的健康危机，尤其在低收入和中等收入国家（LMICs），耐药菌感染导致的死亡率持续攀升。水生生态系统被确认为抗生素耐药基因（ARGs）的重要储存库，而孟加拉国作为人口密集、卫生基础设施不足且抗生素滥用普遍的国家，其河流系统更成为AMR传播的潜在热点。更严峻的是，工业排放和农业径流带来的重金属污染进一步加剧了耐药性的进化与传播，形成复杂的“共选择”压力环境。

在此背景下，Omar Faruk等研究人员在《Annals of Microbiology》发表了针对孟加拉国两条重要河流——Bongshai河与Kumar河的首个宏基因组学研究，系统解析了其环境耐药基因组与重金属抗性基因的多样性、分布及传播机制。该研究不仅揭示了两条河流在抗性基因组成上的显著差异，还深入探讨了抗性基因与移动遗传元件（MGEs）的关联，为理解AMR在自然环境中的扩散提供了新视角。

研究团队采用鸟枪法宏基因组测序技术，结合抗性基因数据库CARD和重金属抗性专用数据库BacMet2，对两条河流水样中的DNA进行抗性基因注释和宿主溯源分析。此外，通过宏基因组组装基因组（MAGs）构建、质粒与病毒序列预测（使用geNomad和PlasFlow），以及功能注释（KEGG、COG、Pfam），全面评估了抗性基因的染色体或质粒定位、潜在传播性及微生物群落功能特征。样本来自两条河流工业排放点附近的复合水样，确保了数据的生态代表性。

研究结果揭示：

一、细菌群落结构与多样性差异

通过Kraken2和Bracken分析显示，Bongshai河（Site1）以假单胞菌科（Pseudomonadaceae）为主，富含铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）等临床相关物种；而Kumar河（Site2）群落更具多样性，以链霉菌科（Streptomycetaceae）和常见肠杆菌为特征。Alpha多样性指数表明Site2具有更高的物种丰富度和均匀度。

二、抗生素耐药组特征对比

Bongshai河检出154种ARGs，涵盖氟喹诺酮、氨基糖苷类、碳青霉烯、黏菌素等最后一线药物抗性基因，其抗性机制以抗生素外排（efflux）为主；而Kumar河仅检出20种ARGs，以四环素、磺胺类抗性为主导。这一差异与Bongshai河周边工业及人口密集区的污染输入高度相关。

三、重金属抗性基因（HMRG）与可移动性分析

Bongshai河检出116种HMRGs（序列相似度＞90%），包括对三氯生、银、汞、锌、镉等的抗性基因，且多数位于质粒上，提示高水平基因转移潜力；而Kumar河仅检出1种，且多为染色体编码，与当地地质砷、铁、铬污染背景相符。

四、质粒与病毒介导的抗性传播

Bongshai河检测到64个前病毒序列和丰富的质粒携带ARGs（如sul1, sul2, qnr），证明MGEs在抗性传播中的关键作用；而Kumar河相关元件显著稀少。

五、毒力因子与病原潜力

Bongshai河微生物富含藻酸盐、鞭毛、IV型分泌系统等毒力因子，具备较强宿主定植与感染能力；Kumar河则以代谢适应相关基因为主，毒力特征较弱。

六、宏基因组组装基因组（MAGs）验证

从MAGs中进一步确认抗性基因多集中于假单胞菌门（Pseudomonadota）与放线菌门（Actinomycetota），且Bongshai河的ARGs更多与多重耐药（MDR）表型相关。

研究表明，Bongshai河由于承接更多工业和城市污水，其微生物群落呈现出高抗性、高移动性及高致病潜力的“三高”特征，是AMR传播的高风险环境。而Kumar河则更多反映自然地质背景下的抗性分布。这一结果不仅证实了重金属与抗生素的共选择效应，也凸显了质粒和病毒在环境抗性传播中的核心作用。

该研究为孟加拉国乃至全球河流AMR防控提供了关键数据支持，呼吁采取包括工业废水处理、抗生素使用监管、环境监测在内的综合治理策略，以阻遏抗性基因在环境与人类健康之间的传播循环。