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为探究丹江口水库（DJKR）抗生素耐药基因（ARGs）分布及影响因素，研究人员分析了 8 种抗生素、16 种金属元素等。结果显示，两库区相关物质分布有异同，MGEs 与 ARGs 相关，重金属对 ARGs 影响更大。这对保障北方饮水安全意义重大。
在现代医疗和农牧业中，抗生素发挥着重要作用，然而，抗生素耐药性（AR）、耐药菌（ARB）以及耐药基因（ARGs）带来的问题却日益严峻。据预测，当前 AR 每年至少导致 70 万人死亡，到 2050 年，ARGs 的增加预计会致使每年 1000 万人丧生 。ARGs 在全球广泛分布，从空气、水、土壤，到人体和动物体内都能发现它们的踪迹。而且，人类活动对 ARGs 的传播影响巨大，比如农牧业中过度使用抗生素，会让畜禽肠道中的 ARB 随粪便进入环境，使土壤和养殖污水中出现大量 ARGs。
水环境污染中的 ARGs 问题不容忽视，尤其是饮用水源。丹江口水库作为中国南水北调中线工程的水源地，已向北方输送超 640 亿立方米的水，极大缓解了北方的缺水问题，其水质安全关乎北方超 1 亿人的健康。虽然丹江口水库中抗生素和重金属浓度可能较低，但潜在风险不容小觑。为了探究水库中抗生素、重金属与 ARGs 的关系，来自国内的研究人员开展了此项研究，相关成果发表在《Emerging Contaminants》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在样本采集方面，于 2023 年 4 月在丹江口水库的丹江水库（DR）16 个采样点和汉江水库（HR）13 个采样点采集混合水样，并过滤用于化学分析。在检测分析上，运用固相萃取（SPE）联合超高效液相色谱 - 串联质谱（UHPLC - MS/MS）测定 8 种抗生素；使用电感耦合等离子体质谱（ICP - MS）分析 16 种金属元素；提取水样 DNA 后，选取部分样本进行宏基因组测序，进而对数据进行多种分析。
下面来看具体的研究结果：
- 抗生素和重金属的分布：检测发现，两水库中抗生素平均浓度相似，AMOX 含量最高，其次是 OTC。重金属方面，Zn 含量最高，其次是 Sb，两水库重金属含量分布相似。
- ARGs 和耐药机制的分布：DR 中检测到 862 种 ARGs 亚型和 3 种 MGEs 亚型，HR 中分别为 1488 种和 18 种，两水库有 619 种共享 ARGs。在 DR 和 HR 中，杆菌肽和多药耐药基因是最丰富的 ARGs。耐药机制方面，DR 以抗生素外排（58.2%）为主，HR 以抗生素靶点改变（69.4%）为主。
- MGEs 的分布：HR 的 MGEs 类型比 DR 多，但两者丰度无显著差异。tnpA 在两水库样本中占比较高，intI1 在两水库 DNA 样本中均有检出，但丰度都不高。
- 微生物的分布：两水库微生物群落分布相似，变形菌门（Proteobacteria）数量最多。HR 的微生物多样性和丰度略高于 DR，但两者无显著相关性，主成分分析（PCA）表明两水库微生物群落存在显著差异。
- ARGs 与 MGEs 的相关性：HR 中 ARGs 与 MGEs 的相关性比 DR 更明显，如 intI1 与 sul1、sul2 呈正相关，tnpA 与 rosB、arnA 呈正相关等。
- ARGs 与环境因素的相关性：在 DR 中，ARGs 与抗生素相关性不明显，与重金属有一定相关性，如 MLSB 与 W 呈正相关 。在 HR 中，ARGs 与抗生素多呈正相关，与重金属相关性更显著，如 MLSB 与 Cr 呈正相关。两水库中 ARGs 与微生物多呈负相关，ARGs 之间多为正相关。
- 抗生素、重金属、微生物和 ARGs 的共现模式：网络分析显示，在 DR 中，一些微生物门与 ARGs 显著相关，OTC 和部分重金属与 ARGs 关联较大。在 HR 中，MGEs 与 ARGs 相关性强，部分抗生素和重金属与 ARGs 显著相关，微生物与 ARGs 的相关性也很明显。
研究结论和讨论部分指出，两水库中最丰富的抗生素、重金属和微生物分别是 AMOX、Zn 和 Proteobacteria 。MGEs 与 ARGs 相关，且重金属对 ARGs 的影响比抗生素更大，这表明重金属可能促进了丹江口水库中 ARGs 的共选择和传播，HR 中 ARGs 的传播对 MGEs 的依赖更强。不过，环境污染物对 ARGs 的相互作用机制还需进一步研究。这项研究揭示了丹江口水库中抗生素和重金属对 ARGs 的影响，分析了促进 ARGs 传播的相关因素，为保障饮用水源的水质安全提供了重要依据，有助于制定更有效的防控策略，降低 ARGs 带来的健康风险 。
