飲用水中細(xì)菌耐藥及其健康風(fēng)險研究進(jìn)展

李林云，譚璐，崔玉曉，張穎，羅義,#，毛大慶,3,*

1. 天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津300350 2. 南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，環(huán)境污染過程與基準(zhǔn)教育部重點實驗室，天津300350 3. 南開大學(xué)醫(yī)學(xué)院，天津 300071

作為20世紀(jì)最重要的醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，抗生素自被發(fā)現(xiàn)以來在控制人類感染性疾病發(fā)揮了不可替代的作用。但是隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，抗生素在全球的濫用日益嚴(yán)重，由此引起的細(xì)菌耐藥性問題越來越受到關(guān)注。同時，在抗生素長期作用下耐藥基因(antibiotics resistance genes，ARGs)[1-2]在環(huán)境細(xì)菌中被不斷篩選和富集，并且在各種環(huán)境介質(zhì)中檢出。目前，在污水處理廠、養(yǎng)殖場、飲用水、沉積物、土壤甚至空氣等不同的環(huán)境介質(zhì)中都已檢測到抗生素及其耐藥基因的存在，至少已發(fā)現(xiàn)39種四環(huán)素類耐藥基因、4種磺胺類耐藥基因、25種喹諾酮類耐藥基因、36種氨基糖苷類耐藥基因、45種大環(huán)內(nèi)酯類耐藥基因和54種β-內(nèi)酰胺類耐藥基因[3-17]。

隨著抗生素濫用日益嚴(yán)重，抗生素通過各種途徑進(jìn)入飲用水水源地造成飲用水污染，對人體健康構(gòu)成潛在威脅，對于飲用水中抗生素及耐藥基因的基礎(chǔ)研究仍然十分缺乏。在國家頒布的現(xiàn)行生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的106項指標(biāo)中并無抗生素標(biāo)準(zhǔn)，由于目前自來水廠的水處理工藝很難將抗生素有效去除，飲用水中抗生素的殘留直接影響到飲用水水質(zhì)安全，對人體健康造成潛在的威脅[18]。

本文結(jié)合國內(nèi)、外最新研究進(jìn)展，綜述了飲用水水源地和自來水廠中抗生素及耐藥基因的污染現(xiàn)狀，并探討耐藥基因在供水系統(tǒng)中的來源、歸趨以及遷移規(guī)律，最后對抗生素和耐藥基因的健康風(fēng)險做了初步的探討，為今后的研究重點和方向提出建議和展望，以期為飲用水中抗生素和耐藥基因的污染控制提供理論依據(jù)。

1 飲用水中抗生素及耐藥基因污染現(xiàn)狀(Antibiotics and ARGs pollution situation in drinking water)

1.1 飲用水中抗生素污染現(xiàn)狀

抗生素對水環(huán)境特別是飲用水安全的影響越來越受到重視，相關(guān)的研究報道也日益增多。隨著抗生素的大量使用，抗生素通過醫(yī)療和水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水進(jìn)入自然水環(huán)境，同時隨著污水灌溉和糞便施肥進(jìn)入土壤，并通過地表徑流和土壤滲濾等進(jìn)入地表水甚至地下水，從而污染飲用水源。水源水經(jīng)過自來水廠一系列工藝處理后經(jīng)供水管網(wǎng)輸配給用戶，其中也包括居民飲用水，而近年來也有飲用水水源地和自來水廠中抗生素檢出的報道。Dai等[19]在日本的自來水廠檢出金霉素、四環(huán)素、磺胺甲惡唑等9種抗生素。Ye等[20]也在加氯消毒的飲用水中檢出7種磺胺類、3種大環(huán)內(nèi)酯類和7種喹諾酮類抗生素。在我國，類似的情況也相繼出現(xiàn)[21-27]。王軍淋等[21]對42份水源水檢測抗生素，結(jié)果檢測出磺胺甲惡唑、磺胺噻唑、磺胺間甲氧嘧啶等7種抗生素。朱婷婷等[25]對深圳石巖水庫抗生素污染特征與健康風(fēng)險的研究發(fā)現(xiàn)，深圳石巖水庫中檢測到甲硝唑、頭孢氨芐、林肯霉素、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲噁唑、紅霉素、羅紅霉素、頭孢呋辛等8種抗生素，濃度水平在1.1～68 ng·L-1范圍內(nèi)。胡冠九等[26]檢測了南京典型縣區(qū)飲用水源抗生素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在南京3個縣區(qū)飲用水源水中檢出14種抗生素，檢出率為0%～78%，含量在ND～62.5 ng·L-1。Jia等[27]在南京自來水廠的進(jìn)水、沉淀池和過濾池中均檢測到磺胺甲噁唑、磺胺嘧啶、磺胺甲嘧啶和紅霉素的存在。Wang等[22]采集江浙滬地區(qū)兒童尿液樣品進(jìn)行抗生素檢測，結(jié)果檢出21種抗生素，包括金霉素、恩諾沙星、泰樂菌素、氟甲礬霉素等僅限于畜禽使用的抗生素，而這些抗生素的暴露與兒童肥胖之間存在相關(guān)性[23]。由此可見，我國飲用水中抗生素的污染非常普遍，而且對人體健康的影響不容忽視。

1.2 飲用水中耐藥細(xì)菌和耐藥基因的污染現(xiàn)狀

隨著飲用水水源地和自來水廠中抗生素的檢出，飲用水中的耐藥細(xì)菌和耐藥基因也頻繁檢出。Scott等[28]在自來水廠的水源水中檢測到sulI和tetA的存在。Jiang等[29]研究黃埔江水源地的耐藥基因與抗生素的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，在黃浦江中檢測出11種耐藥基因，包括2種磺胺類(sulI和sulII)、8種四環(huán)素類(tetA，tetB，tetC，tetG，tetM，tetO，tetW和tetX)、1種β-內(nèi)酰胺類(blaTEM-1)耐藥基因，檢出率為42.86%～100%，含量高達(dá)101～105copies·mL-1。Xu等[30]采用高通量熒光定量PCR技術(shù)檢測2座自來水廠285種ARGs，發(fā)現(xiàn)在水廠原水中耐藥基因總檢出數(shù)目分別為168種和74種。Jia等[27]研究表明，在南京某自來水廠中檢測到15類151種耐藥基因，其中磺胺類耐藥基因的相對含量最高。Chao等[31]對自來水廠的研究表明，原水中吖啶類耐藥基因的相對豐度最高，其次是β-內(nèi)酰胺類和四環(huán)素類耐藥基因。

水源水經(jīng)過自來水廠處理后的出水中也含有耐藥基因，自來水廠不同的處理工藝可能導(dǎo)致耐藥基因的去除效率不同[30-35]。Guo等[32]在長江三角洲自來水廠的樣品中發(fā)現(xiàn)，在7個自來水廠的水源水中10種耐藥基因sulI，sulII，tetC，tetG，tetX,tetA，tetB，tetO，tetM和tetW均能被檢測到，且其濃度水平都高于105copies·mL-1，其中2個水廠的出水中tetA和tetO的含量甚至高于進(jìn)水。Xu等[30]研究發(fā)現(xiàn)，自來水廠處理后的出水中仍含有一定量的耐藥基因，含量均大于105copies·L-1。Xu等[30]研究也發(fā)現(xiàn)，自來水廠出水經(jīng)管網(wǎng)后ARGs的絕對含量均有顯著增加(P<0.001)，其中β-內(nèi)酰胺類耐藥基因從106copies·L-1增加到108copies·L-1。綜上所述，飲用水源地、自來水廠和管網(wǎng)中均檢測到耐藥細(xì)菌和耐藥基因，說明飲用水中耐藥基因的污染已是不爭的事實。

2 飲用水中耐藥基因來源和歸趨(The source and fate of ARGs in drinking water)

飲用水源地主要包括河流、湖庫和地下水。而飲用水中耐藥基因的來源主要來自以下幾種方式：人體和養(yǎng)殖場動物排泄的糞便、堆肥沼液和污泥中含有大量的耐藥細(xì)菌，面源污染進(jìn)入地表水后造成水體耐藥基因污染，進(jìn)而會造成地下水污染；動物糞便施肥和污水灌溉會污染土壤，土壤的淋濾造成地下水污染，土壤中的抗生素和耐藥基因也隨之遷移到地下水中；地表水的滲漏，其中也包括垃圾填埋場的滲濾液滲透到地下水造成地下水污染；以上3種方式通過污染地下水間接造成飲用水源污染，此外飲用水水源地也會被直接污染。

耐藥基因通過以上方式進(jìn)入到飲用水水源地造成污染，水源水中檢出各種類型的ARGs，其中β-內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類和磺胺類耐藥基因的相對含量最高，達(dá)到10-1～10-2，其他類型的耐藥基因相對含量相對較低，為10-3～10-5 [29-33]。隨后水源水進(jìn)入自來水廠進(jìn)行凈化處理。目前，世界上大多數(shù)國家采用的自來水廠凈化工藝均為常規(guī)凈水工藝，即：混凝、沉淀+過濾(或澄清)、消毒等單元技術(shù)[35]，小部分水廠附加有深度處理工藝，包括活性炭吸附和膜分離等[36]，不同的處理工藝組合對耐藥基因的去除效果不同。研究表明，傳統(tǒng)的凈水工藝能少量去除部分耐藥基因[30, 32]，但去除效果并不明顯[30]?；钚蕴渴秋嬘盟疃忍幚砑夹g(shù)之一[36-37]，但對耐藥基因沒有明顯的去除作用。Xu等[30]研究發(fā)現(xiàn)，活性炭處理工藝對耐藥基因無消減作用，而且還會引起萬古霉素類耐藥基因的富集，原因可能是由活性炭上生長的生物膜造成。膜分離技術(shù)作為新型的處理工藝，在飲用水深度處理中，不斷發(fā)展起來[35]。Guo等[32]研究表明，經(jīng)過膜單元處理后的飲用水，耐藥基因能被有效去除2個數(shù)量級，原因可能是由膜的物理篩選作用，耐藥基因被截留導(dǎo)致。

2.1 管網(wǎng)生物膜對耐藥基因富集的影響

自來水廠處理后的水經(jīng)過輸配水管網(wǎng)到達(dá)用戶，從出廠水到龍頭水要經(jīng)過復(fù)雜的管網(wǎng)運(yùn)輸過程，在運(yùn)輸過程中管壁上會附著生物膜，因此生物膜在管網(wǎng)中是普遍存在的[36]。生物膜的存在可能會對耐藥基因產(chǎn)生富集作用[37]，進(jìn)而導(dǎo)致ARGs的富集增加，對飲用水造成二次污染。因此輸配水管網(wǎng)成為耐藥基因增殖傳播的高發(fā)區(qū)域。給水管網(wǎng)猶如一個大型的生物反應(yīng)器，在管壁、生物膜、液相和液膜之間連續(xù)不斷地發(fā)生一系列反應(yīng)[38]，耐藥細(xì)菌在管網(wǎng)中經(jīng)歷復(fù)雜的反應(yīng)過程，引起耐藥基因的富集。Xi等[33]也研究發(fā)現(xiàn)，在自來水廠的出廠水和用戶的龍頭水中不僅檢測到耐藥菌和耐藥基因，且其濃度水平從水源水到龍頭水這一過程會發(fā)生富集升高，管網(wǎng)內(nèi)的生物膜可能是耐藥基因富集增殖的主要原因之一[39-42]。生物膜上的細(xì)菌通常會分泌胞外聚合物，其主要成分是蛋白質(zhì)和多糖，具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且具有大量的官能團(tuán)，如羧基、磷基團(tuán)、酚基團(tuán)等[43-45]。胞外聚合物通過復(fù)雜的作用可能將不同屬間的細(xì)菌連接在一起，形成巨大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而抵御不良的外界環(huán)境[46-48]，然而細(xì)菌之間的連接使得細(xì)菌間質(zhì)粒的水平轉(zhuǎn)移更加易于發(fā)生，從而增加耐藥基因傳播的風(fēng)險。

在自來水輸配系統(tǒng)中，細(xì)菌可能通過以下途徑獲得耐藥性：一是耐藥基因的水平轉(zhuǎn)移[48]；二是與重金屬或其他物質(zhì)的協(xié)同選擇/交叉選擇作用[48-49]；三是基因突變[50]；除此之外，水中的余氯、消毒副產(chǎn)物等也可能對耐藥基因有共選擇作用[51-53]。但耐藥基因在生物膜上的分布、富集及其作用機(jī)理尚不清楚，還需進(jìn)一步研究。

最終耐藥基因通過人類飲用自來水而進(jìn)入到人體腸道中，由此提高人體腸道中的細(xì)菌耐藥性水平，并對人體健康構(gòu)成威脅。研究表明，人體腸道中主要的是四環(huán)素類耐藥基因，相對含量為10-1～10-2，所占比例達(dá)60%以上[54-55]，而四環(huán)素目前主要被用于獸藥[56]，這些獸藥四環(huán)素類是否通過飲用水、食物鏈等方式進(jìn)入人體，進(jìn)而導(dǎo)致耐藥基因在人體內(nèi)的富集[54]，使人體耐藥水平總體上升高，從而增加耐藥基因?qū)θ梭w的健康風(fēng)險。

2.2 自來水廠處理工藝對耐藥基因去除的影響

2.2.1 氯化消毒對耐藥基因的影響及機(jī)制

飲用水消毒能有效殺滅水中的微生物病原體，從而防止由于飲用水引起的疾病，如傷寒、霍亂等[46, 57]。目前,常用的飲用水消毒方式有:氯化消毒、二氧化氯消毒、紫外線消毒和臭氧消毒。由于加氯消毒具有經(jīng)濟(jì)、高效等優(yōu)勢，常被用于污水和飲用水消毒[57-58]，在我國90%以上自來水廠均采用氯化消毒[58]。

氯化消毒能夠去除部分ARB和ARGs，例如對sulI和tetG的去除率達(dá)到1～2個數(shù)量級，但不能有效去除β-內(nèi)酰胺類耐藥基因，經(jīng)氯消毒后β-內(nèi)酰胺類耐藥基因顯著升高[30]。Shi等[51]研究也發(fā)現(xiàn)，自來水廠加氯消毒后，β-內(nèi)酰胺類耐藥基因(ampC、blaTEM-1)相對豐度明顯升高，此外還發(fā)現(xiàn)除了磺胺類耐藥基因(sulI)相對豐度降低外，四環(huán)素類耐藥基因(tetA、tetG)、氨基糖苷類耐藥基因(aphA2)和紅霉素類耐藥基因(ermA、ermB)的相對豐度經(jīng)氯消毒后也明顯升高。Chao等[31]也研究發(fā)現(xiàn)，在自來水廠消毒后的出水中，有些耐藥基因的豐度明顯升高，但微生物多樣性減少。

氯化消毒對ARGs的影響機(jī)制主要體現(xiàn)在以下4個方面：首先，氯化消毒影響細(xì)菌的接合轉(zhuǎn)移效率，進(jìn)而影響ARGs的水平轉(zhuǎn)移。Rui等[46]研究發(fā)現(xiàn)，低劑量的消毒劑(加氯劑量0.1～1 mg·L-1)，能夠提高接合轉(zhuǎn)移效率1.9～7.5倍。Guo等[59]對污水處理廠中紫外消毒和氯化消毒對耐藥基因水平轉(zhuǎn)移的影響研究發(fā)現(xiàn)，低劑量的加氯消毒(<40 mg Cl min·L-1)能夠明顯提高接合轉(zhuǎn)移效率2～5倍，但高劑量的加氯消毒(>80 mg Cl min·L-1)對耐藥基因的接合轉(zhuǎn)移產(chǎn)生抑制。

其次，氯化消毒通過影響可遺傳元件的豐度進(jìn)而提高ARGs的豐度。Shi等[51]對飲用水中加氯消毒對細(xì)菌抗性影響的研究中發(fā)現(xiàn)，加氯消毒會增強(qiáng)耐藥基因(ampC、aphA2、blaTEM-1、tetA、tetG、ermA和ermB)、質(zhì)粒和整合子的豐度，原因是加氯消毒會影響微生物的群落結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致攜帶多重耐藥基因的細(xì)菌所占比例增大，從而顯著提高耐藥基因的豐度。

再次，加氯消毒后的消毒副產(chǎn)物會導(dǎo)致基因突變，進(jìn)而提高ARGs的豐度。消毒副產(chǎn)物如三氯乙酸(TCA)、碘乙酸(IAA)在低于MIC時篩出的細(xì)菌抗性更高，同時，包含多重耐藥和特殊抗藥性的基因有明顯突變[57]。

最后，氯化消毒通過改變細(xì)胞膜的通透性，進(jìn)而影響ARGs的水平轉(zhuǎn)移。氯胺通過增強(qiáng)細(xì)菌表面的菌毛和氣孔數(shù)量，提高細(xì)胞膜表面的通透性，從而促進(jìn)耐藥基因的接合轉(zhuǎn)移[59]。另外，加氯消毒還會抑制相關(guān)轉(zhuǎn)移基因的表達(dá)。Liu等[60]研究發(fā)現(xiàn)，低劑量的余氯(0.05～0.2 mg·L-1)可能會抑制鞭毛基因(flgC)、膜外蛋白基因(ompF)和DNA轉(zhuǎn)移相關(guān)基因(traG)的表達(dá)，進(jìn)而降低ARGs的水平轉(zhuǎn)移。

2.2.2 消毒副產(chǎn)物對細(xì)菌耐藥的影響

飲用水消毒過程中，水中天然有機(jī)物，如腐殖酸、富里酸和藻類，以及溴或碘化物與消毒劑發(fā)生氧化、加成和取代反應(yīng)生成新的化合物，從而產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物(disinfection byproducts，DBPs)，常見的DBPs包括：三鹵甲烷(THMs)、鹵乙酸(HAAs)、溴酸鹽(bromate)等[61-62]。管網(wǎng)中的消毒副產(chǎn)物可能誘導(dǎo)細(xì)菌的耐藥性。呂露等[63]研究發(fā)現(xiàn)，3種消毒副產(chǎn)物(氯二溴甲烷(CDBM)、碘乙酸(IAA)和水合三氯乙醛(CH))均可以誘導(dǎo)野生型銅綠假單胞菌提高對5種受試抗生素的抗性，碘乙酸對多重抗性也具有一定的提高作用，其作用機(jī)制可能是DBPs通過氧化脅迫機(jī)制誘導(dǎo)細(xì)菌發(fā)生突變，進(jìn)而提高細(xì)菌抗生素抗性。Lv等[64]研究發(fā)現(xiàn)，鹵化的含氮消毒副產(chǎn)物(溴乙酰胺(BAcAm)、三氯乙腈(TCAN)或三溴硝甲烷(TBNM))能夠提高銅綠假單胞菌PAO1和水生致病菌大腸桿菌K12的多重耐藥性。

另外，管網(wǎng)中的消毒副產(chǎn)物還會影響飲用水中某些細(xì)菌的生長狀態(tài)，誘導(dǎo)細(xì)菌進(jìn)入不可培養(yǎng)但又具活性(visible but non-cultrurable,VBNC)狀態(tài)[65]。在某些因子(如低溫、紫外、超聲等)誘導(dǎo)作用下，這種狀態(tài)的細(xì)菌生長活性降低，代謝速率減慢，但對抗生素的耐受性顯著升高，而且仍保持致病性[66-67]，在一定的環(huán)境條件下能夠復(fù)蘇[65]。一旦致病菌進(jìn)入VBNC狀態(tài)，隨著飲用水進(jìn)入人體，將對人體健康構(gòu)成威脅。Zhang等[68]研究發(fā)現(xiàn)，紫外消毒能誘導(dǎo)大腸桿菌和銅綠假單胞菌進(jìn)入VBNC狀態(tài)，同時大腸桿菌復(fù)活率更高。Liu等[69]在飲用水中檢測到致病菌大腸桿菌O157:H7的存在，包括VBNC狀態(tài)。Yolanda等[70]研究發(fā)現(xiàn)，0.96 mg·L-1的加氯消毒能誘導(dǎo)致病菌幽門螺桿菌進(jìn)入VBNC狀態(tài)，并且在24 h后復(fù)蘇，同時具有致病性。飲用水中VBNC狀態(tài)細(xì)菌的存在，特別是致病菌，增加了人體健康風(fēng)險的潛在風(fēng)險[68]。

3 環(huán)境中抗生素和耐藥基因的人體健康風(fēng)險(Human health risk of antibiotics and ARGs in environment)

抗生素的濫用使得環(huán)境中細(xì)菌耐藥性不斷增強(qiáng)，同時抗生素耐藥性對人體健康的影響已經(jīng)得到國家的高度重視，并于2016年8月5號由國家衛(wèi)生計生委等14部門聯(lián)合制定了《遏制細(xì)菌耐藥國家行動計劃(2016-2020年)》[71]?？股貙θ梭w的暴露途徑主要是通過食物鏈、飲水以及呼吸空氣將環(huán)境中的抗生素攝入人體。

傳統(tǒng)的持久性有機(jī)污染物(persistent organic pollutants，POPs)的人體健康風(fēng)險評價大多采用的是美國EPA發(fā)布的暴露模型, 即通過收集、調(diào)查相關(guān)研究資料，來評估特定劑量的化學(xué)品對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成的健康風(fēng)險，通常由危害鑒定、劑量-反應(yīng)關(guān)系評定、暴露評價和危險度特征分析4部分組成。由于抗生素不同于有機(jī)污染物，不易在體內(nèi)蓄積，70%～80%都隨尿液排出體外，因此抗生素的毒理學(xué)效應(yīng)主要表現(xiàn)在其進(jìn)入環(huán)境后引起環(huán)境中細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生，環(huán)境中的耐藥基因和耐藥細(xì)菌通過各種途徑進(jìn)入人體內(nèi)，對人體的健康風(fēng)險不容忽視?？股夭煌趥鹘y(tǒng)的POPs，傳統(tǒng)的方法評價的健康風(fēng)險很低，不能反映抗生素實際的危害水平，它的殘留使得耐藥細(xì)菌不斷出現(xiàn)，而耐藥基因作為生物污染，一旦傳播至致病菌便會引起公共健康危險，因此抗生素的健康風(fēng)險不能簡單地參考傳統(tǒng)POPs的風(fēng)險評估方法，而需要建立一種基于人體健康的風(fēng)險評價方法。

圖1 致使人類和動物感染抗生素耐藥細(xì)菌風(fēng)險增加的環(huán)境暴露途徑[74]Fig. 1 Conceptual model describing the environmental pathways that result in an increased risk of human and animal infection with antibiotic-resistant bacteria[74]

目前關(guān)于飲用水中抗生素健康風(fēng)險水平的評價標(biāo)準(zhǔn)尚無國際標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)針對飲用水中抗生素殘留的健康風(fēng)險研究仍然很少。朱婷婷等[72]利用基于抗生素的日均接受攝入量(ADI，μg·(kg·d)-1)，以單位體重計算)的風(fēng)險商計算模型(非致癌風(fēng)險計算模型)，結(jié)合蒙特卡羅法，計算抗生素通過食源性途徑所致的人體(分成人、兒童)健康風(fēng)險商(RQH)，通常RQH大于1，表示有風(fēng)險，隨著RQH越大，抗生素的風(fēng)險也越大，結(jié)果顯示，該水庫10 種抗生素殘留引起的非致癌物風(fēng)險數(shù)量級在10-15到10-12之間，遠(yuǎn)低于可接受風(fēng)險水平。邰義萍等[73]依照我國規(guī)定動物性食品中喹諾酮類抗生素ENR(以CIP+ENR計)的最高殘留限量(MRL)100μg·kg-1和世界衛(wèi)生組織規(guī)定ENR(以CIP+ENR計)日允許攝入量(ADI) 2μg·(kg·d)-1，結(jié)合我國居民日常膳食習(xí)慣，對東莞市蔬菜基地中喹諾酮類抗生素的健康風(fēng)險進(jìn)行初步評價，結(jié)果表明總體上東莞市蔬菜基地蔬菜中喹諾酮類抗生素對人體的健康風(fēng)險較小。

根據(jù)文獻(xiàn)，抗生素耐藥性的人體健康風(fēng)險可以按以下程序評價，即環(huán)境中衍生的耐藥菌(eARB)通過基因突變或水平轉(zhuǎn)移(HGT)等方式導(dǎo)致耐藥致病菌(pARB)的產(chǎn)生，人體暴露感染后，最終導(dǎo)致對患者治療的失敗，如圖1所[74]。

圖2 耐藥基因的健康風(fēng)險等級分類[76]Fig. 2 Ranking the risks of detection of resistance genes in resistomes [76]

對于環(huán)境中抗生素暴露的人體健康風(fēng)險仍需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如抗生素在不同地區(qū)的用量和種類，環(huán)境中抗生素殘留的歸趨，耐藥菌產(chǎn)生的條件、比率及其特征，耐藥菌水平轉(zhuǎn)移的頻率和耐藥基因的攝取等等。

環(huán)境中殘留的抗生素濃度較低，低濃度的抗生素能否引起細(xì)菌耐藥，目前還尚沒有統(tǒng)一的結(jié)論。美國環(huán)保局國家暴露研究實驗室的研究表明，抗生素在環(huán)境中的濃度很少超過1μg·L-1，在這種痕量水平下，可能會增強(qiáng)自然環(huán)境中微生物的耐藥性；對于飲用水中ng·L-1級水平的抗生素，還沒有證據(jù)支持其會導(dǎo)致任何類型健康效應(yīng)的可能性[75]，但環(huán)境中這種長期的、痕量水平的抗生素殘留的潛在危害不容忽視。因此，從國內(nèi)外的研究來看，飲用水中ng·L-1級的抗生素是否會產(chǎn)生耐藥性以及如何評價抗生素的健康風(fēng)險仍需要更多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

耐藥基因的傳播，特別是向人體致病菌的傳播，是其健康風(fēng)險的重要組成。耐藥基因通過食物鏈、飲用水及呼吸暴露途徑向人體傳播。因此，耐藥基因的健康風(fēng)險應(yīng)建立在公共健康標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，關(guān)注耐藥基因被人類病原菌獲得的可能性，從而對臨床上抗生素的治療進(jìn)行限定。根據(jù)已有的研究把耐藥基因分成不同的類別，從而判定它們可能存在的健康風(fēng)險。健康風(fēng)險水平依據(jù)其具備的抗性條件(resistance readiness condition(RESCon))分為7個等級：RESCon1(風(fēng)險最高)到RESCon7(風(fēng)險最低)，如圖2[76]。

RESCon1：包括這類耐藥基因，即會導(dǎo)致人類抗生素治療的失敗并且位于人類致病菌的可移動遺傳元件上。RESCon2：包括異常的耐藥基因，即會導(dǎo)致人類治療中使用的抗生素失活，并且位于非致病菌的可移動遺傳元件上。RESCon3：包括具有功能特性的耐藥基因，即可以把抗性授予正在發(fā)展的新抗生素中，并且這種抗生素已經(jīng)開始臨床使用或不久會被廣泛使用。RESCon4：包括功能特定的耐藥基因，即可以把抗性授予臨床上使用的抑菌劑，并且這種抑菌劑抗性的機(jī)理是已知的。RESCon5：包括那些已知的、廣泛使用的基因，能夠使特定的抗生素失活。RESCon6：包括那些能夠授予抗性，并且位于可移動遺傳元件上。RESCon7：包括那些夠授予抗性，并且不位于可移動遺傳元件上。

耐藥基因的健康風(fēng)險等級分類對耐藥基因的健康風(fēng)險研究提供了分類依據(jù)，但耐藥基因的作用機(jī)理及定位需大量的研究。耐藥基因的健康風(fēng)險等級分類為我們提供了新的思路，在風(fēng)險管理上可以按照風(fēng)險等級對耐藥基因進(jìn)行分級管控，從而降低耐藥基因?qū)θ梭w的健康風(fēng)險。

4 研究展望(Research and prospect)

抗生素的濫用，以及抗生素耐藥基因的遷移轉(zhuǎn)化，使環(huán)境中細(xì)菌耐藥性日益增強(qiáng)，甚至出現(xiàn)“超級細(xì)菌”[77-80]。飲用水中抗生素和耐藥基因頻頻檢出，耐藥菌也不斷出現(xiàn)，但飲用水中抗生素與耐藥基因的污染仍缺乏大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，飲用水環(huán)境中一些消毒副產(chǎn)物以及其他污染物如何影響細(xì)菌耐藥性和耐藥基因的傳播擴(kuò)散仍需大量研究。我國飲用水環(huán)境復(fù)雜，涉及人口眾多，開展對抗生素和耐藥基因的健康風(fēng)險研究具有重要意義。今后的研究中應(yīng)重點集中在以下幾個方面：

1)飲用水水源地耐藥基因的污染特征研究。目前，飲用水水源地耐藥基因污染普遍嚴(yán)重，不同地區(qū)的污染特征不同，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)仍然不足；

2)自來水廠不同消毒工藝對耐藥基因去除的研究。自來水廠處理工藝各不相同，不同的消毒組合工藝對耐藥基因的去除效果不同，其去除機(jī)制尚不清楚，仍需進(jìn)一步研究；

3)管網(wǎng)對耐藥基因增殖傳播的機(jī)制研究。管網(wǎng)作為耐藥基因增殖的重要貯存庫，耐藥基因在管網(wǎng)中增殖傳播及生物膜對耐藥基因富集的機(jī)制尚不清楚，仍需開展深入的研究；

4)飲用水中病原菌的研究。病原菌攜帶的細(xì)菌耐藥是健康風(fēng)險評價的重點，但基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足，仍需進(jìn)一步研究。

通訊作者簡介：毛大慶(1970—)，男，生物學(xué)博士，副教授，主要研究方向為環(huán)境微生物。

共同通訊作者簡介：羅義(1971—)，女，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為污染生態(tài)學(xué)和生態(tài)毒理學(xué)。

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