抗微生物耐药性、接合质粒与斯德哥尔摩废水与淡水埃希氏菌属的致病性

为什么水与病菌与日常生活息息相关

大多数人把抗生素耐药性视为医院中发生的问题，但这项研究显示，城市下方流动的污水和我们在海滩边接触的水也会影响耐药性的演变。瑞典斯德哥尔摩的研究人员追踪来自污水处理厂以及附近湖泊和海岸水域的细菌，提出一个既简单又迫切的问题：我们的污水管道是否在把难以治疗的病菌再次传播到人们游泳、玩耍和取水的环境中？

样本来自哪里

研究团队在2022年夏季采集了斯德哥尔摩及周边地区的水体和沉积物样本。部分样本来自接收家庭和医院污水的主要污水处理厂的进口和出口；另一些则取自用于娱乐的淡水湖泊和波罗的海的半咸水海滩。研究者从这些地点分离出68株埃希氏菌属菌株，多数为常见的肠道细菌大肠杆菌，亦为粪便污染的常用指标。每株菌在实验室中接受抗生素耐受性测试，随后通过基因组测序揭示其耐药基因、与致病相关的基因，以及可在细菌间跳跃的小型环状DNA——质粒。

污水中的耐药性强于自然水体

污水与自然水体之间的对比显著。超过一半来自污水的E. coli菌株对至少三类抗生素具有耐药性，且许多菌株携带耐药基因簇，包括能使广泛使用的第三代头孢菌素失效的基因。特别是CTX‑M家族基因，尤其是CTX‑M‑15变体，在污水菌株中常见，但在来自湖泊和海滩的菌株中完全缺失。若干来自污水的细菌属于已知会引起尿路和血流感染的谱系，包括全球关注的ST131群体，这些谱系携带了一些最重的耐药基因负荷。

抗生素残留与可移动DNA

水体的化学检测显示，污水进口和出口处的抗生素残留普遍高于自然采样点。某进口和某出口处的氟喹诺酮类药物环丙沙星水平超过了已发表的阈值——在该阈值之上，预计将有利于耐药性的选择。这一化学背景重要，因为许多耐药基因位于可接合质粒上——这些可移动的环状DNA可以从一种细菌转移到另一种。在实验室配对实验中，来自16株菌的质粒成功转移到标准受体菌株，且常常同时带去对多种药物的耐药性。某些质粒家族，尤其是IncN和IncI，在转移中效率尤其高，表明它们在拥挤且富含营养的污水环境中是传播耐药性的强效载体。

日常水体中的致病相关性状

除耐药性外，科学家还在基因组中搜索帮助E. coli致病的基因，例如产生毒素的基因、使细菌附着在肠道或尿路上的黏附因子，以及在血流中保护细菌的因子。许多污水分离株携带典型的肠外和尿路致病菌组合基因，这与临床感染中观察到的模式相呼应。令人惊讶的是，来自表面看似干净的湖泊和海滩的大量E. coli也携带部分这些毒力基因，尽管它们通常具有更少的耐药基因且不含扩展谱β‑内酰胺酶基因。研究还发现了如埃希氏鼠菌（Escherichia marmotae）等环境亲缘种也携带与致病相关的基因，提示野生动物和自然水体可能储存潜在的病原体。

这对公众与政策意味着什么

综合来看，这些发现把污水处理厂描绘为人类、动物与环境细菌混合的重要枢纽：细菌在这里暴露于残留的抗生素并交换可移动的DNA，从而变得更耐药并更有致病性。尽管处理厂能去除许多污染物，但它们并不能彻底消除耐药或致病的大肠杆菌，而其中一些菌株及其质粒会被排放到公众使用的河流和沿海水域。对普通读者而言，核心信息是：抗生素耐药性并非局限于医院——它受我们如何处理污水和保护自然水体的影响。监测污水和附近的娱乐水域、减少抗生素使用以及改进处理技术，均可有助于减缓危险病菌在环境中“回流”到人类的速度。

引用: Justh de Neczpal, A., Thorell, K., Tuts, L. et al. Antimicrobial resistance, conjugative plasmids and pathogenicity in wastewater and freshwater Escherichia spp. in Stockholm, Sweden. npj Antimicrob Resist 4, 32 (2026). https://doi.org/10.1038/s44259-026-00208-5

关键词: 抗生素耐药性, 污水处理, 大肠杆菌, 环境微生物学, 质粒转移