【抗生素耐药性研究的文献综述2500字】

抗生素耐药性研究的文献综述1.1抗生素耐药的产生与传播耐药性是指微生物对抗生素产生了抵抗性，导致抗生素失去了抑菌或杀死细菌的效果。由于需要适应环境中抗生素的存在，微生物体内的那些能够编码蛋白质的普通基因被激活成为耐药基因，其编码的蛋白能够阻止或抑制抗生素与其对应的靶点结合。不同抗生素诱发细菌产生的主要耐药机制不同。抗生素主要是以干扰微生物细胞壁、蛋白质、叶酸和核酸的生物合成或改变细胞膜通透性等方式来达到抑菌或灭菌的目的。而细菌就是通过自身的功能反应来阻止这种干扰，如图1-1所示。细菌对抗生素产生耐药性主要有三种机制：一是减少抗生素的进入或者增加抗生素的外排，具体表现为通过改变外膜上的孔蛋白的表达量来改变细胞膜的通透性或增加外排泵蛋白（Blairetal2015）。外排泵蛋白是镶嵌在细胞膜上的一类蛋白质，很多细菌可以通过外排泵蛋白将进入细胞内抗生素泵出体外，以此减少细胞内抗生素浓度而产生耐药性。二是对进入细胞内的抗生素进行改性，耐药菌产生钝化酶，对抗生素进行降解或修饰，使其无法与细胞内的靶点相结合。三是通过改变、修饰抗生素的作用靶点，干扰抗生素的结合。图1-1抗生素作用靶点与耐药机制Fig.1-1AntibiotictargetsandMechanismofantibioticresisitance（Wright2010）随着耐药基因研究的不断深入，研究人员开始对耐药基因在环境中迁移传播的方式及机制进行研究。现有研究表明，耐药基因的转移主要有两种转移方式：垂直转移机制和水平转移机制（图1-2）。前者是指耐药基因在细菌的亲子代之间进行传递，一部分位于基因组上的ARGs通常会随着细菌复制直接传给下一代。而后者则是指耐药基因利用质粒、整合子、转座子等可移动遗传元件在不同菌属或同种菌属之间进行传播（Sommeretal2017)，基因的水平转移机制也是耐药基因在环境中的主要传播途径。图1-2耐药基因的传播机制Fig.1-2Transitionmechanismofantibioticresisitancegenes(Sommeretal2017）耐药基因的水平转移主要分为三种方式：接合、转化、转导（Yangetal,2017）。接合是耐药基因水平转移的主要方式，需要借助质粒或者转座子来完成，主要是指供受体细菌之间通过抗性菌毛互相连接形成蛋白通道，ARGs借助可移动的质粒转移到受体细菌中，从而使受体菌由敏感菌转变成耐药菌。转化是指环境介质中游离的DNA片段被感受态的受体菌吸收，经过细菌的自我整合，最后表达出耐药基因特性的过程（张宁等2018）。转导大多数发生在病毒之间的抗性基因的水平转移，是利用噬菌体实现基因转移，噬菌体在宿主体内进行自我复制使宿主细胞裂解，然后携带耐性基因的噬菌体进入到新的宿主细胞，使其成为耐药菌。1.2耐药基因在畜禽养殖环境中的污染水平畜禽养殖是环境微生物耐药性的主要来源之一。养殖场产生的畜禽粪尿、废水一般经过养殖场的污染处理设施处理后排入环境中，甚至还有未经处理便直接排放，将大量的耐药微生物和耐药基因带入到土壤、地表/地下水等受纳环境中，增加了自然环境中抗生素药物的浓度和多样性，加大了环境微生物所承受的选择压，使得耐药基因在微生物种群之间的水平转移活动加剧，导致耐药基因在水体、土壤等自然环境中大范围扩散传播，使得自然环境中耐药基因的含量、多样性急剧增加。目前，研究人员已从全国多个省市的养殖场畜禽粪便、污水以及周边土壤、地表/地下水中检测出抗生素以及抗性基因残留。Benetal（2017）检测了山东9所养殖场粪便尿液中抗性基因的情况，结果发现四环素类抗性基因tetO、tetM、tetW在所有样品中均被检测出来，且相对丰度最高。Muetal（2015）调查了我国北方养猪场粪便中四环素类、磺胺类、大环内酯类和氟喹诺酮类共21种ARGs，发现tetM、tetQ、tetW、tetO、sul1、sul2、ermB和ermC在所有样品中均有检出。Puetal（2019）通过对比未施用粪肥和施用粪肥的菜田土壤中的ARGs，发现施用粪肥的土壤中ARGs的相对丰度要比对照土壤高出21倍。还有研究表明，即使将畜禽粪肥加工成商业用肥施用，土壤中的ARGs多样性和丰度也会增加（Zhouetal,2019）。李晓华（2018）检测13家规模化养猪场污水、粪便中四环素类、磺胺类、喹诺酮类及大环内酯类等4大类17种抗性基因，结果发现，四环素类、磺胺类抗性基因在所有样品中的检出率均达到100%。Kumaretal（2018）检测养猪场废水和附近地表水中四环素类、喹诺酮类、磺酰胺、氯霉素等耐药基因，发现其绝对丰度均能达到103-107copies/mL；Jiaetal（2017）对某规模化养殖场的排污废水及收纳水体进行ARGs检测，在样品中检测出14种ARGs类型，共194种ARGs亚型，且结果显示接受污水排放后的收纳水体种的耐药基因的总相对丰度显著增加。Chenetal（2015）对江苏省12个养殖场的冲洗污水及附近池塘湖泊的地表水中的22类ARGs进行检测，发现四环素类和磺胺类耐药基因的相对丰度最高，浓度均能达到10-2copies/16SrRNAgenecopies以上。其他研究人员也在其他养猪场废水中检测出高浓度的耐药基因（Birkegård2018，刘锐2017）。1.3影响耐药基因分布的环境因素在耐药基因的形成、及迁移传播过程中，很容易受到外界因素的影响。越来越多的研究表明，抗生素和重金属是影响耐药基因在环境中分布和传播的两大关键因素（Duanetal2019）。有研究表明，抗生素在环境中的分布状况与其诱导ARGs的环境行为在一定程度上是一致的，并且抗生素的浓度与ARGs的丰度也具有一定的相关性(Chengetal2018)。Luetal（2015）和Guanetal（2018）通过对不同抗生素浓度的水样进行检测，结果发现在抗生素浓度低的水样中，ARGs的浓度随之降低。Chenetal（2013）对珠江口水产养殖区夏冬两个季节的水样进行分析，研究水样中ARGs的相对丰度和抗生素浓度的相关性，结果表明无论是冬季还是夏季,ARGs的相对丰度和抗生素浓度都有显著相关性。与抗生素相比，重金属化学性质较稳定，很难降解，因此在环境中重金属很容易对抗性基因产生长期性的选择压力（SafariandYounessi2017)。Okugbeetal（2019）研究了太湖表层沉积物中ARGs和重金属含量之间的关系，结果表明，沉积物中ARGs与沉积物中Fe、Cu、Zn等重金属含量之间存在显著的正相关。程晨等（2019）研究重金属Cu对养殖场周边土壤中大环内酯类抗性基因的影响，发现大环内酯类抗性基因与Cu2+质量浓度存在不同程度的正相关性。DavidFZ和Erland（2013）发现当土壤中的Cu污染达到8mmol/kg以上时，会诱导细菌产生四环素抗性。Zhangetal（2018）研究了低