污水处理系统中抗生素抗性基因污染研究

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摘 要：随着现代抗生素的应用范围逐渐扩大，使得其不再仅限于医疗界使用，而是发展到了畜牧、水产等行业，而这也就使得更多的病菌在繁殖的过程中产生了抗药性，导致人体在使用抗生素时所产生的药效受到严重的影响。本文即是对污水处理系统中抗生素抗性基因污染进行研究，探讨了抗生素抗性基因的来源和传播，并且针对于目前我国水环境当中抗生素抗性基因的研究现状进行阐述，说明了这一基因污染的检测方法，以期能为相关工作提供参考。

关键词：抗生素抗性基因；污水处理系统；来源；传播；检测方法

自抗生素发现以来，人类的医疗学进入了一个全新的发展纪元，使得人类在对病菌抗争的过程中获得了更加强大的武器，但是随着抗生素应用范围的逐渐扩大，使得自然界当中抗生素抗性基因的数量不断增多，导致抗生素应用效果不断下降，引发新型污染情况。

一、抗生素抗性基因污染的来源和传播

（一）抗生素抗性基因污染的来源

抗生素是上个世纪医学界最大的发现，其被广泛地应用在了人类病菌感染性疾病的预防和治疗过程中。如今，抗生素的应用范围已经不再仅局限于人类医疗领域，而是扩展到了畜牧和水产等行业当中，主要是通过在饲养的动物饲料内添加抗生素，以起到杀灭动物体内病菌，延长动物寿命，降低其死亡率的目的。但是我国在这方面应用当中操作具有明显的不合理性，造成了抗生素药物的滥用情况，加之不规范用药方法，使得生物体内病菌抗生素抗性基因的数量激素增加，耐药菌株的种类不断扩大。抗生素的作用原理是在病菌繁殖的过程中释放病原体灭活物质，使得细菌的生理功能受到严重破坏，进而杀灭细菌，其主要的灭活物质包括抑制细胞膜合成物质、抑制蛋白质合成物质、抑制核酸转录物质以及抑制核酸复制物质这四个种类。但病菌的进化速度非常快，当其长期处于抗生素环境下时，为了生存，必然会进化出抵抗抗生素的基因，因此也就造成了现代自然环境当中抗生素抗性基因污染的情况。

（二）抗生素抗性基因污染的传播

根据研究显示，抗生素抗性基因污染的传播方式主要包括两种。其一，在使用抗生素的过程中，由于其剂量低于杀灭病菌的剂量，因此会诱导病菌的基因产生突变，导致耐药基因的产生。其二，在病菌产生耐药性后，其抗性基因被释放到自然环境当中，产生了基因转移现象，导致其它病菌也会产生耐药性。其中基因转移是主要的传播方式，抗生素的抗性基因主要可以利用质粒、转座子等可移动的基因因子进行结合，通过水平转移方式，使得非亲缘的病菌之间也能够产生抗性基因的遗传和传播，造成更多种类的病菌对某一种抗生素产生抗性。同时，由于抗生素的抗性基因能够在各种恶劣条件下进行传播，并且能够在食物链当中进行积累，因此很容易造成大规模的污染。

二、目前水环境当中抗生素抗性基因的研究现状

目前，我国国内的饮用水、医用污水、畜牧业污水、工厂废水等水环境当中抗性基因的浓度普遍偏高，早在2009年时，我国就已经开始关注自来水和地下水当中抗生素抗性基因的含量。研究显示，民用自来水当中抗性基因的浓度要大于自来水厂出水时的浓度，同时还要大于饮用水起源地的浓度，这说明了在自来水运送的过程中，其管线内部必然存在着大量的抗生素抗性基因的来源。同时，部分医用抗生素在使用过程中也会有部分无法吸收的残留药物，其对胃肠道内的有益菌产生诱导，进而形成抗性基因，而这些基因还会随着人体粪便排出体外，在使用水循环系统当中大量的累积，造成水环境下抗生素抗性基因的污染。

三、污水处理系统中抗生素抗性基因污染的检测方法

（一）传统培养法

因为抗性基因是存在于病菌体内，因此在对污水处理系统内抗性基因进行检测时可以采用传统培养方法，通过菌株抗性表型来评价污水当中所含有的抗性基因浓度，其主要依据的是最小抑制浓度药敏实验方法进行测量。目前我国大多数检测方法中采用的均为纸片法联合K-B琼脂法进行检测，将病菌在琼脂上进行培养，并通过抗生素滤纸贴附在菌株周围，观察抑菌环的变化，因此测定相应的抗性基因浓度和含量。这种方法操作简便，但准确度较低，无法同时对多种抗性基因进行检测。

（二）PCR检测方法

随着现代分子生物学技术的不断提高，使用分子生物技术手段检测抗性基因的应用范围越来越广，其中最为常用的就是普通聚合酶链式反应检测技术，也被称为PCR技术，还有实时荧光定量技术（qPCR技术）。PCR技术是由美国科学家发明的，其主要是在DNA作为模板，通过聚合酶的催化作用，利用变性、退火以及延伸等处理，在体外复制与模板相互补的DNA分子链，这样就能够扩大DNA链的长度，使得研究更加容易进行。而将这种技术应用在污水处理系统中抗生素抗性基因污染的检测则能够有效提升其检测的准确性，并且能够同时对多个基因进行检测，提高了灵活性。

结语：

抗生素抗性基因的大范围污染使得病菌对于抗生素的抗性不断提高，污水作为主要的污染途径，必须加大其检测力度，运用现代PCR检测技术，对其进行更加准确的监控。

参考文献

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