开罗医院废水与自来水中微生物群落及耐药基因组的宏基因组谱系分析

医院排出的水为何与你息息相关

每当医院冲厕所、冲洗手术器械或清洁病房，产生的废水就会携带一批隐形的微生物。有些微小的寄居者能抵御我们最强的抗生素。这项在埃及开罗五家大型医院开展的研究提出了一个简单却紧迫的问题：医院废水和自来水中究竟存在什么微生物，又有多少耐药性随之传播？研究人员使用一种强大的读序技术，深入这些看不见的群落，评估医院排放物如何可能将难治的病原体播入更广泛的环境。

在医院管道中寻找看不见的生命

研究团队采集了20份水样：直接自排水口的医院废水，以及来自同一建筑的自来水，分别在夏季和冬季取样。研究没有采用在实验室培养微生物的传统方法——那会遗漏许多物种——而是使用了Oxford Nanopore设备进行全基因组宏基因组测序。该方法可一次读取水样中所有生物的长片段DNA，使科学家能够绘制出存在哪些细菌以及哪些细菌携带使其对抗生素耐药的基因图谱。随后，他们比较了医院废水与自来水之间的微生物多样性，并通过三大全球性数据库交叉核查耐药基因。

两类水体截然不同的微生物世界

医院废水与自来水的微生物群落呈显著不同。来自五家医院的废水包含丰富多样的细菌混合物，其中包括许多通常寄居于人体肠道的物种。两类细菌，尤其是不动杆菌属（Acinetobacter）和Propioniciclav属，特别常见。相比之下，同一医院的自来水多样性明显较低，这与氯化消毒的作用一致。在自来水中，最常见的细菌属为肠球菌属（Enterococcus）、大肠埃希氏菌属（Escherichia）和弗朗西斯氏菌属（Francisella）。这些自来水中的微生物可能提示粪便污染并带来健康隐患，但总体上，自来水中的细菌种类远少于废水。

抗生素抗性集中在哪里

当研究人员检索抗生素耐药基因时，废水与自来水之间的差异更为显著。在三个独立数据库中，他们在任何自来水样本中都未检出耐药基因。然而，医院废水中却富含此类基因。根据不同数据库，检测到28至45种不同类型的耐药基因，五家医院中总计出现了数百个基因亚型。这些基因中许多使细菌免受针对蛋白质合成的抗生素（如氨基糖苷类、大环内酯类、四环素类及相关药物）的影响。两家医院，尤其是一家大型三级教学医院，显示出最高的耐药基因负荷，包括与最后救治药物如碳青霉烯类相关的基因。

促进耐药传播的移动DNA

除了列举耐药基因外，研究还寻找了质粒——细菌用来交换包括耐药性在内遗传特征的小型可移动DNA环。利用专门数据库，研究团队在医院废水中鉴定出39种不同类型的质粒。所谓的Col家族质粒特别常见，此外还有其他已知在医院病原体中携带强力耐药因子的质粒。这意味着医院废水不仅充满耐药细菌，还携带可在细菌物种之间并向河流、土壤乃至畜禽和人类传播耐药特性的遗传载体。

对公共健康的意义

对非专业读者而言，这些发现传达了一个清晰的信息：在这些埃及医院中，自来水看似基本未检出可识别的耐药基因，但医院废水却是一个浓密且不断演化的“汤”，由微生物与可移动DNA共同构成了抗生素耐药性的主要库。由于水流会流出医院围墙，这一库可能渗入更广泛的环境，为耐药基因在致病细菌中获得立足提供新的机会。作者认为，医院不仅需要加强院内感染控制，还需要有效的废水处理、对水质更仔细的监测以及慎重的抗生素使用。综合来看，结果强调了抗生素耐药性斗争并不局限于临床场所——它也贯穿于我们脚下的管道系统。

引用: Radwan, H.M., El Menofy, N.G., Tharwat, E.K. et al. Metagenomic profiling of microbial communities and the resistome within Egyptian hospital wastewater and tap water. Sci Rep 16, 13894 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-49481-4

关键词: 医院废水, 抗菌素抗性, 耐药基因, 水体微生物组, 质粒