喀麦隆雅温得城市废水与水系：耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的多重耐药热点研究

《Cleaner Environmental Systems》：Wastewater and Urban Waterways as Hotspots for Multidrug-Resistant Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis in Yaoundé, Cameroon

本研究针对抗生素耐药性这一全球公共卫生挑战，以城市废水处理厂（WWTP）及受纳水体为研究对象，在喀麦隆雅温得市开展了环境微生物学调查。研究人员分离鉴定了金黄色葡萄球菌（S. aureus）和表皮葡萄球菌（S. epidermidis），并通过药敏试验发现其对β-内酰胺类（如甲氧西林MET）、糖肽类（如万古霉素VA）和喹诺酮类（如氧氟沙星OFX）抗生素普遍存在高水平耐药性，尤其在下游水体中更为严重。该研究揭示了城市水环境作为抗生素耐药性传播热点的潜在风险，强调了优化水处理工艺和加强环境监测的重要性。

　　

在当今全球公共卫生领域，抗生素耐药性（Antimicrobial Resistance）的蔓延无疑是最严峻的挑战之一。当人们将目光聚焦于医院和社区感染时，一个潜在的“耐药基因库”可能正悄无声息地在城市的下水道和河流中形成并扩散。葡萄球菌，特别是金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis），是常见的条件致病菌，它们不仅能引起从皮肤感染到败血症等多种疾病，更因其强大的耐药能力而闻名，例如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus, MRSA）就是医院内感染的噩梦。以往的研究多集中于临床环境，然而，这些耐药细菌如何通过环境介质，特别是水环境进行传播和进化，却是一个亟待阐明的关键科学问题。

在喀麦隆的首都雅温得，城市废水处理厂（Wastewater Treatment Plants, WWTPs）及其排入的河流，汇集了来自城市、医院甚至农业的排放物，构成了一个复杂的微生物生态系统。这些水体是否成为了耐药葡萄球菌的“避难所”和“交换站”？环境中的物理化学因素，如温度、pH值、营养物质（硝酸盐、磷酸盐）含量，是否会像无形的手一样，调控着这些细菌的生存和耐药性表达？为了回答这些问题，由Antoine Tamsa Arfao和Awawou Manouore Njoya等人组成的研究团队在《Cleaner Environmental Systems》上发表了一项深入研究，系统评估了雅温得市多个废水处理厂及相连水系中葡萄球菌的抗生素耐药性流行情况及其与环境因子的关联。

为了开展这项研究，研究人员主要运用了几个关键技术方法。他们在雅温得市选取了9个具有代表性的采样点，包括3个废水处理厂的排放口及其上游和下游的河流位点。通过标准的水样采集和微生物学技术，研究人员使用查普曼甘露醇琼脂（Chapman-mannitol medium）选择性分离葡萄球菌，并利用一套标准的生化鉴定方法（包括凝固酶试验、过氧化氢酶试验、尿素酶试验以及葡萄糖和甘露醇发酵试验等）来准确区分金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌。对抗生素敏感性的评估则采用了国际通用的 Kirby-Bauer 纸片扩散法（antibiotic disc diffusion method），在穆勒-辛顿琼脂（Müller-Hinton agar）上进行，测试了涵盖β-内酰胺类、糖肽类和喹诺酮类在内的7种常用抗生素。同时，研究团队使用多功能水质分析仪和分光光度计等设备，现场及实验室检测了水样的温度、pH、电导率、总溶解固体（TDS）、硝酸盐和正磷酸盐等关键理化参数。最后，运用Kruskal-Wallis检验和Spearman等级相关分析等统计方法，深入挖掘了细菌丰度、抗生素抑制直径与环境因子之间的复杂关系。

4.1. 理化参数

对水样理化参数的分析表明，所有采样点的水体均呈弱碱性（pH > 7.5），并含有一定水平的有机物（硝酸盐 > 8 mg/L，正磷酸盐 > 4 mg/L）和无机盐（电导率 > 380 μS/cm，总溶解固体TDS > 200 mg/L）。不同采样点之间的参数值存在显著差异，特别是在废水处理厂排放口（如W2和W8），电导率和TDS值较高，反映了废水排放带来的无机盐负荷。统计结果显示，pH、电导率、TDS和正磷酸盐在不同采样点间存在显著差异，凸显了各点位受人为污染程度的不同。

4.2. 定性方面：菌株的宏观观察和鉴定

通过选择性培养基上的菌落形态观察（如带有黄色晕圈的菌落提示金黄色葡萄球菌，小而白色的菌落提示表皮葡萄球菌）和后续的生化鉴定，研究人员成功地从环境水样中分离出金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌。关键的凝固酶试验（Coagulase test）成为区分这两种菌的主要依据，金黄色葡萄球菌为阳性，而表皮葡萄球菌为阴性。

4.3. 定量方面

4.3.1. 细菌丰度的变化

定量分析显示，嗜温需氧异养菌（Heterotrophic Aerobic Mesophilic Bacteria, HAMB）的丰度在各点波动不大（3.25 - 3.89 Log₁₀ CFU/100 μL），表明水体存在普遍的微生物污染。金黄色葡萄球菌的丰度（1.42 - 1.96 Log₁₀ CFU/100 μL）普遍低于表皮葡萄球菌（1.24 - 2.87 Log₁₀ CFU/100 μL）。表皮葡萄球菌在环境中更强的生存能力，可能与其易于形成生物膜（Biofilm）的特性有关。值得注意的是，在接收废水处理厂排放物的河流下游点（如W3, W6, W9），两种葡萄球菌的检出表明废水排放是其主要来源之一。

4.4. 抗生素敏感性

药敏试验结果触目惊心。分离出的金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌对大多数测试抗生素表现出高度耐药性。特别是对甲氧西林（MET）和氧氟沙星（OFX）的耐药率高达100%。更令人担忧的是，对被视为“最后防线”的糖肽类抗生素万古霉素（VA），金黄色葡萄球菌的耐药率也达到了99.1%，表皮葡萄球菌的耐药率在不同点位也居高不下。相比之下，碳青霉烯类抗生素亚胺培南（IMI）对多数菌株仍保持较好的抑制效果。研究还发现，从废水处理厂下游点位分离的菌株（如W3, W6, W9）其耐药性普遍高于上游点位，强烈提示废水处理过程未能有效清除或可能甚至富集了这些耐药菌。

4.5. 葡萄球菌对抗生素的耐药率

汇总数据显示，金黄色葡萄球菌的整体耐药率高于表皮葡萄球菌，尤其是在β-内酰胺类和糖肽类抗生素上。这反映了金黄色葡萄球菌作为一种高致病性菌株，在获得和维持耐药基因方面可能具有更强的进化压力和能力。下游点位菌株近乎100%的多重耐药性，明确指出了废水排放对环境中抗生素耐药性（Antibiotic Resistance）发展的显著影响。

4.6. 细菌学参数与理化参数的相关性

统计分析揭示了环境因子与微生物行为之间的内在联系。Spearman相关分析表明，金黄色葡萄球菌的丰度与水温呈显著负相关，这与其最适生长温度（35-37°C）有关。表皮葡萄球菌的丰度则与总溶解固体（TDS）呈负相关，高渗透压可能抑制其生长。此外，嗜温需氧异养菌（HAMB）的丰度与硝酸盐含量呈负相关，暗示了在特定条件下硝酸盐可能参与厌氧代谢，影响好氧菌的生长。

4.7. 葡萄球菌抗生素抑制直径与理化参数的相关性

环境因素同样影响着抗生素的效力。研究发现，正磷酸盐含量与氧氟沙星（OFX）和万古霉素（VA）对金黄色葡萄球菌的抑制直径呈正相关，表明磷酸盐浓度可能通过影响细菌代谢而调节其对抗生素的敏感性。水温也与万古霉素的抑制效果呈正相关，低于标准测试温度可能会降低其疗效。对于表皮葡萄球菌，pH值显著影响其对抗生素的敏感性，例如与万古霉素和氨苄西林（AX）的抑制直径呈正相关，而与头孢吡肟（FEP）呈负相关。电导率则与头孢他啶（CAZ）和头孢吡肟（FEP）的抑制直径呈负相关，高离子强度可能干扰抗生素与细菌的作用。

综上所述，这项研究清晰地表明，喀麦隆雅温得市的废水处理厂及其相连的城市水系是多重耐药金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的重要环境储库。这些细菌不仅存活下来，而且对关键的临床抗生素，包括甲氧西林和万古霉素，表现出惊人的耐药水平。研究的一个重要发现在于，揭示了环境理化参数（如温度、pH、营养盐）与细菌耐药性之间存在显著的相关性，这为了解抗生素耐药性在自然环境中的产生和传播机制提供了新的视角。废水的排放，特别是处理不完全的废水，显著加剧了下游水体的耐药菌负荷，使其成为耐药基因向环境中其他细菌乃至人类病原体传播的潜在热点。因此，该研究强烈呼吁需要优化现有的废水净化流程，提升对耐药病原体的去除效率，并建立更完善的环境微生物耐药性监测网络。这不仅对于保护当地水生态系统和公众健康至关重要，也为全球范围内理解和管理环境中的抗生素耐药性提供了来自非洲城市环境的宝贵案例和科学依据。