航空厕所废水监测揭示全球抗生素耐药基因传播：一项概念验证研究

这篇研究通过分析44架国际航班厕所废水，首次系统评估了航空废水监测在追踪抗生素耐药基因（ARGs）跨境传播中的应用价值。研究检测到ESKAPE病原体（如肺炎克雷伯菌K. pneumoniae检出率84.1%）和关键ARGs（如blaNDM-1、blaCTX_M-1），证实了航空废水可反映出发地AMR特征差异，为建立全球AMR监测网络提供了创新方法学支撑。

　　

ABSTRACT

长程航班废水作为混合国家来源的微生物足迹，为全球尺度下病原体和抗生素耐药性（AMR）传播提供了独特视角。该研究通过分析44架从9个国家飞往澳大利亚的撤侨航班厕所废水，采用定量PCR（qPCR）检测了ESKAPE病原体（包括沙门氏菌Salmonella spp.、金黄色葡萄球菌S. aureus等）和9种ARGs（如aph(3’)-IIIa、bla_NDM-1）。结果显示粪便指示菌（E. coli和Enterococcus spp.）和4种人类粪便/尿液标志物在所有样本中均被检出，而ESKAPE病原体检出率从6.8%（S. aureus）至84.1%（K. pneumoniae）不等。值得注意的是，bla_KPC和vanA在所有样本中均未检出，而bla_{CTX_M-1}在印度航班废水中的丰度显著高于欧洲航班，揭示了ARGs的地理分布差异。

IMPORTANCE

航空废水监测应被视为超越国界的工具，通过国际协作增强全球AMR管理。

INTRODUCTION

国际航班加速了传染病传播，而AMR作为"沉默的流行病"更需关注。研究团队创新性地将COVID-19期间建立的航空废水监测技术拓展至AMR领域，填补了现有监测体系的空白。ESKAPE病原体和bla_NDM-1等ARGs的跨境传播可能对目的地国医疗系统构成威胁，而航空废水监测可提供非侵入性、高效率的早期预警手段。

MATERIALS AND METHODS

样本采集：2010年11月至2021年9月期间，从达尔文国际机场降落的44架航班采集500mL-1L厕所废水，涵盖印度（18架）、英国（14架）等9个出发地。
消毒剂影响实验：模拟机舱环境（15°C）下，评估医院级消毒剂Novirusac Gel对核酸稳定性的影响。
qPCR检测：针对16S rRNA、ESKAPE特异性基因（如K. pneumoniae的khe基因）和ARGs（如ermB、sul1）设计引物探针，采用Sketa22内参评估PCR抑制。

RESULTS

消毒剂耐受性：24小时孵育后，ENT 23S rRNA、Carjivirus和tetM的核酸损失均<10%，证实航空废水样本的检测可靠性。
地理差异特征：印度航班废水中bla_{CTX_M-1}相对丰度显著高于英国（P<0.05），而欧洲航班中ermB和sul1占主导。
病原体谱：K. pneumoniae和E. faecium检出率最高，可能与泌尿系统定植有关；而bla_NDM-1在澳大利亚本地污水处理厂进水中未检出，突显输入性风险。

DISCUSSION

研究首次证实航空废水可捕获出发地特异的AMR特征，如印度航班中bla_{CTX_M-1}的高流行与旅行医学研究数据吻合。尽管COVID-19期间的样本代表性存在局限，但该方法为建立全球AMR监测网络提供了技术框架。未来需结合宏基因组测序等技术，提升对新型ARGs的识别能力，并优化样本采集标准化流程以区分"遗留信号"与当次航班贡献。

ACKNOWLEDGMENTS

感谢澳洲航空公司的样本采集支持，以及昆士兰大学的样本运输协助。研究团队跨学科协作模式为后续国际联合监测提供了范本。