测试废水消毒方法对抗生素抗性基因的影响

根据美国疾病控制中心的数据，每年至少有200万美国人感染了无法用抗生素治疗的细菌，其中至少有23,000人死亡。这些细菌最终会进入我们的水中，这就是为什么我们使用消毒剂杀死或阻止它们生长以处理废物和饮用水。

但到目前为止，很少有研究人员研究过这些治疗方法是否能有效去除编码使这些细菌对抗生素产生抗性的特性的基因。一些研究人员担心，即使在治疗后，非抗性细菌仍然可以通过获取受损抗生素抗性细菌遗留下来的完整基因而变得具有抗性。

虽然目前尚不清楚这是否正在发生，但研究人员希望为这种情况做好准备。因此，华盛顿大学的一个团队测试了当前水和废水消毒方法对细菌DNA中抗生素抗性基因的影响。虽然这些方法可以很好地阻止细菌生长，但它们在降解或失活代表性抗生素抗性基因方面取得了不同程度的成功。

研究人员最近在“环境科学与技术”杂志上发表了他们的研究结果，并正在开发一种适当治疗任何抗生素抗性基因的模型。

“DNA本身并不是特别有毒或有害。但重要的是要考虑它在环境中的命运，因为它可能会将不良特性传播到细菌群落中，”相应的作者迈克尔多德说，他是华盛顿大学公民与环境学院的副教授工程部门。“我们一直在环境中发现越来越多的医学相关的抗生素抗性基因。

“认识到这些基因存在于环境中并不新鲜 - 其他团体已经提供了大量有关其作为环境污染物的行为的信息。我们的工作的独特之处在于我们专注于真正解开和表征各种消毒过程如何影响这些基因的命运，因此我们可以更好地了解这些不同的治疗如何影响抗生素耐药细菌及其在水中的DNA。“

目前的水处理厂使用各种消毒方法。大多数涉及将水暴露于紫外线或含氯或含氧化合物，例如氯本身或臭氧。

为了确定这些方法如何影响细菌和抗生素抗性基因，Dodd和他的团队使用了一个模型系统：一种叫做枯草芽孢杆菌的无害土壤细菌。该研究小组研究了一种枯草芽孢杆菌菌株，该菌株过量产生一种称为blt的基因，该基因产生一种蛋白质，使枯草芽孢杆菌泵出抗生素 - 使细菌对多种常见抗生素产生抗性。

“正如我们所预料的那样，我们所看到的所有治疗方法都成功地破坏了细菌的活力，”第一作者，一位威斯康星大学土木与环境工程博士生Huan He说。“但我们看到DNA损伤的结果好坏参半。”研究人员将细菌暴露于不同的消毒方法，然后监测两件事：接触抗生素时细菌的生长情况以及细菌内的基因是否受损。

在用于水处理的典型暴露中，三种方法显示基因的降解或失活大于90%：UV光，臭氧和氯。研究小组确定，这三种方法在防止抗生素抗性传播方面取得了巨大成功，同时还可以通过灭活细菌和破坏抗性基因来实现。

但另外两种名为二氧化氯和一氯胺的消毒剂几乎没有对该基因造成任何损害。

“我们发现这两种方法对DNA的降解速度非常慢，以至于在典型处理条件下水暴露的时间内几乎没有发生任何事情，”He说。“事实上，我们发现用二氧化氯和一氯胺处理的细菌的DNA保留了在原始细菌被杀死后很长时间内将抗生素抗性性状转移到非抗性细菌的能力。”

目前，该团队知道这些消毒方法对研究中使用的基因的影响有多快。现在，研究人员正在开发一种模型，使他们能够估计任何基因受损的速度。

“如果我们能够预测每种消毒剂方法对特定基因的灭活或降解效果如何，那么我们就可以更好地评估有效的治疗策略，以降低任何引起关注的抗生素抗性基因，”多德说。“消毒过程是防止抗生素耐药性传播的重要工具。我们正在努力更好地了解它们，以便我们能够在未来更有效地设计和操作它们。”