Мобильный резистом микробных сообществ и остатков антимикробных препаратов из систем питьевого водоснабжения в Рио-де-Жанейро, Бразилия

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 19050 (2022) Цитировать эту статью

1319 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Гены устойчивости к антибиотикам (ARG) широко распространены в окружающей среде из-за чрезмерного использования антибиотиков и других загрязнителей, что представляет угрозу для здоровья людей и животных. В этом исследовании мы оценили остатки антимикробных препаратов, бактериальное разнообразие и ARG в двух важных водоразделах, Гуанду и Сан-Жуан, которые снабжают питьевой водой город Рио-де-Жанейро, Бразилия. Кроме того, пробы водопроводной воды были собраны в трех разных городах штата Рио-де-Жанейро, включая агломерацию города Рио-де-Жанейро. Кларитромицин, сульфаметоксазол и азитромицин были обнаружены в неочищенной и питьевой воде во всех пробах. Большая численность протеобактерий наблюдалась в водоразделах Гуанду и Сан-Жуан, при этом большинство последовательностей принадлежало классу Gammaproteobacteria. Подход метагеномики, ориентированный на плазмидом, выявил 4881 (Гуанду), 3705 (Сан-Жуан) и 3385 (питьевая вода) ARG, в основном связанных с системами оттока. Гены, кодирующие ферменты металло-β-лактамазы (blaAIM, blaGIM, blaIMP и blaVIM), были обнаружены в двух водосборах и в пробах питьевой воды. Более того, мы впервые продемонстрировали наличие генов устойчивости к колистину mcr-3 и mcr-4 (оба водосбора) и mcr-9 (питьевая вода и Гуанду) в Бразилии. Наши данные подчеркивают важность внедрения мер по сокращению утилизации антибиотиков и других загрязнителей, способных способствовать возникновению и распространению микробного резистома в водной среде, а также прогнозированию возможного негативного воздействия на здоровье человека.

Воздействие на окружающую среду, которое больше всего влияет на качество водных экосистем и, следовательно, на здоровье населения, в значительной степени связано с недостаточно очищенными или неочищенными сточными водами1,2. Загрязнение воды может произойти из-за отсутствия канализации и/или сброса отходов без очистки из точечных или диффузных источников3,4.

Некоторые вещества считаются новыми загрязнителями, включая новые пестициды, противомикробные препараты, средства личной гигиены, некоторые побочные продукты процессов дезинфекции воды, подсластители, такие как сукралоза, наноматериалы и некоторые микроорганизмы5,6. Последние оценки показывают, что противомикробные препараты являются основным классом лекарств, способных оказывать наиболее серьезное воздействие на окружающую среду7.

Противомикробные препараты широко используются в медицине и ветеринарии. Однако около 70–80% принятых внутрь доз выводятся из организма в неизмененном виде и сбрасываются в водные объекты, главным образом, со сточными водами больниц и фармацевтических предприятий8. Эти наркотики лишь частично удаляются при очистке сточных вод, и, в зависимости от соединения, их все еще можно обнаружить в количествах от 10 до 1000 нг/л в сточных водах9,10.

Антимикробные препараты, переносимые со сточными водами в окружающую среду, даже в небольших количествах, являются ключевым сигналом, который способствует распространению генов и, как следствие, повышению устойчивости11. Многие противомикробные препараты являются естественными биоразлагаемыми соединениями, но синтетические препараты, такие как хинолоны, более устойчивы к биоразложению в окружающей среде. Это приводит к пролонгированному воздействию на бактериальные сообщества и существенному влиянию на повышение устойчивости. Даже когда антимикробное загрязнение устранено, детерминанты резистентности могут сохраняться и распространяться внутри и между микробными популяциями12,13.

Кроме того, удаление остатков антимикробных препаратов в водной среде может не только оказать воздействие на биоразнообразие и функционирование экосистем, но также может привести к отбору бактерий, устойчивых к антибиотикам (ARB), и стимулировать распространение генов устойчивости к противомикробным препаратам (ARG)14. Мобильные генетические элементы (MGE), включая, среди прочего, фаги, плазмиды и транспозоны, опосредуют это распространение15. Плазмиды, в частности, быстро распространяются в окружающей среде и играют важную роль в микробной эволюции и адаптации в качестве средств переноса генов16.

500 ng L−1 were found. The sulfamethoxazole concentration, belonging to the sulfonamide class, ranged from 47.4 to 340.5 ng L−1 in the second collection in the Macacos and Queimados rivers, respectively. The Unamar drinking water sample presented levels of 12.5 ng L−1 of this antimicrobial. Azithromycin was found in the drinking water samples from Itaguaí, in Macacos river and the São João river mouth at a concentration below 10 ng L−1, and 49.9 ng L−1 in the second collection in the Queimados river. Troleandomycin and roxithromycin were detected only in the Leblon drinking water sample at concentrations < 10 ng L−1 (Fig. 1)./p> 0.05) in the alpha diversity of microbial communities associated with the seasonality of sample collection. Therefore, the samples were grouped as São João watershed, Guandu watershed, and Drinking water (Fig. 3a)./p>

90%). In the drinking water samples, the MATE family (37.5%), the superfamily pumps of efflux resistance-nodulation-cell division (RND) encoded by the cmeA gene (12.5%), and the macA/macB macrolide efflux system (25%) were found (Fig. 4a)./p> 500 ng L−1 it was not detected in drinking waters. Some antimicrobials can be eliminated via abiotic or biotic degradation, but their continued introduction can make them pseudo persistent in aquatic environments29. The presence of antimicrobials in drinking water is due to their incomplete removal during conventional treatment steps in WWTPs. In addition, antimicrobial residues can accelerate the emergence and evolution of ARB and ARGs in the environment30./p>

60% and amino acid identity > 30% were considered87./p>

Блог

Мобильный резистом микробных сообществ и остатков антимикробных препаратов из систем питьевого водоснабжения в Рио-де-Жанейро, Бразилия