废水源中多重耐药大肠杆菌的耐药热点比较研究及β-内酰胺酶基因分布特征

本研究针对医院、社区及污水处理厂废水中的大肠杆菌(E. coli)，通过药敏试验和分子检测，揭示了多重耐药(MDR)菌株的流行特征。研究发现66.3%的E. coli对至少一种抗生素耐药，HW(医院废水)耐药率(75%)显著高于CW(社区废水)，且42.6%耐药菌为MDR表型。β-内酰胺酶基因blaTEM(62.1%)和blaOXA-48(24.1%)为优势基因，83.69%菌株为共生型。该研究为废水传播抗生素耐药性(AMR)的风险评估提供了关键数据。

　　

抗生素耐药性已成为全球公共卫生的重大威胁，而废水系统被证实是耐药基因传播的"高速公路"。在医疗和社区环境中，抗生素的过度使用导致耐药菌通过排泄物进入废水，而污水处理厂能否有效清除这些"隐形杀手"仍存在争议。更令人担忧的是，作为人体肠道常见菌的大肠杆菌(E. coli)，不仅本身可携带多重耐药基因，还可能通过水平基因转移将耐药性传播给致病菌株。

为解决这一关键问题，米尼亚大学(Minia University)药学院微生物与免疫学系的研究团队开展了一项系统性研究。他们采集了埃及索哈杰市(Sohag City)医院、社区和污水处理厂的120份废水样本，通过表型检测和分子生物学技术，揭示了E. coli的耐药谱系、β-内酰胺酶基因分布及系统发育特征。这项开创性研究发表在《BMC Microbiology》期刊，为理解耐药菌在环境中的传播规律提供了重要证据。

研究人员采用四大关键技术方法：(1)从医院、社区和污水处理厂(WWTP)采集120份样本进行E. coli分离培养；(2)Kirby-Bauer法检测11类抗生素的耐药表型；(3)多重PCR检测8种β-内酰胺酶基因(包括ESBLs和碳青霉烯酶基因)；(4)系统发育分析和腹泻源性E. coli毒力基因筛查。

研究结果

1. 不同来源E. coli的耐药特征

从120份样本中分离的92株E. coli显示：医院废水(HW)耐药率最高(75%)，显著高于社区废水(CW)的50%。最突出的耐药表现为对氨苄西林/舒巴坦(37%)和头孢曲松(30.4%)，而对庆大霉素(3.3%)和亚胺培南(6.5%)保持较高敏感性。值得注意的是，污水处理厂进水口的耐药率(83.3%)虽高于出水口(44.4%)，但出水口菌株对头孢吡肟(11.1% vs 8.3%)等抗生素的耐药性反而升高，提示传统处理工艺可能筛选出更顽固的耐药菌。

2. 多重耐药(MDR)菌株分布

42.6%的耐药菌呈现MDR表型，其中HW占比最高(50%)。这些菌株主要对β-内酰胺类(84.6%)、头孢菌素类(69.2%)和四环素类(65.4%)耐药。引人关注的是，按WHO分类，对"可及类"(Access)抗生素的耐药率(52.2%)与"警惕类"(Watch)药物(47.8%)相近，反映抗生素管理的潜在漏洞。

3. β-内酰胺酶基因谱

在58株β-内酰胺类耐药菌中，82.8%携带至少一种耐药基因。ESBLs基因以bla_TEM(62.1%)和bla_CTX-M(58.6%)为主，而碳青霉烯酶基因bla_OXA-48(24.1%)最为流行。基因分布呈现明显地域特征：HW菌株偏好bla_CTX-M(63.7%)，而CW菌株100%携带bla_TEM。

4. 系统发育与致病性

83.69%菌株属于共生型(A和B1群)，仅16.26%为致病型(B2和D群)。发现4株(4.3%)产肠毒素E. coli(ETEC)，其中1株同时携带热稳定毒素(ST)和热不稳定毒素(LT)基因，证实废水可作为腹泻病原体的传播媒介。

结论与意义

该研究首次系统揭示了埃及索哈杰市废水系统中E. coli的耐药生态：医院废水是主要耐药热点，但社区废水同样贡献显著耐药负荷；污水处理工艺虽降低菌量，但可能促进特定耐药菌的存活；bla_TEM和bla_OXA-48基因的广泛分布警示β-内酰胺类药物的临床失效风险。

这些发现具有三重深远影响：(1)证实废水监测可作为AMR传播的早期预警系统；(2)揭示传统污水处理对耐药基因消除的局限性，呼吁采用臭氧氧化等高级处理技术；(3)为WHO抗生素分级管理提供实证依据，强调需加强"警惕类"药物的使用监管。该研究为制定环境-临床一体化的AMR防控策略奠定了科学基础。