對全球抗菌藥物耐藥(AMR)的關鍵步驟是有效和準確的監測,這是世界衛生組織強調的目標。但是,目前耐藥監測主要依賴于相對少量臨床分離菌株的自愿被動報告,并且往往是滯后的,此外有的國家也并未參與監測。
Hendriksen等利用宏基因組技術對來自7個區域60個國家74個城市79個地點的未經處理污水進行耐藥組(resistome)分析,展示該補充監測方法的潛在應用價值。基因序列(每個樣本的平均值為1.2億個)分析發現,AMR基因的平均水平為0.03%。研究人員通過在8個地點分別獲取不同日期的樣本,證明了地點內的高度可重復性。不同國家的樣本比較結果表明,“一個大城市抽取的單個樣本可代表該國家總體AMR水平。”在1 546個菌屬樣本中,許多細菌來自糞便,但其他菌屬的存在提示其來源于環境,可能來自下水道。此外,與雞、豬或小鼠糞便中的微生物組相比,這些城市污水樣本更接近人類糞便微生物組。
AMR基因豐度因不同地點和不同洲而異,非洲最高。巴西為各個國家中最高。大洋洲的AMR基因豐度最低。研究人員共檢測到408個基因組中的1 625個AMR基因,其中包括CTX-M、NDM、mcr和optrA等新發現的基因。其中豐度最高的基因是編碼大環內酯類、四環素類、氨基糖苷類、β 內酰胺類和磺胺類藥物耐藥的抗性基因。大多數歐洲和北美樣本含有豐富的大環內酯類抗性基因,非洲和亞洲樣本含有相對豐富的磺胺和酚類抗性基因。15個AMR基因占據了50%以上的AMR總豐 度。
盡管該模型發現總抗菌藥物使用量對不同AMR基因種類的豐度無顯著影響,但隨著同類抗菌藥物使用量的增加,編碼對該類抗菌藥物耐藥的抗性基因的豐度顯著增加。污水中抗菌藥物殘留量也是如此。同類抗菌藥物殘留量與抗菌藥物使用量沒有顯著相關性,但與其AMR基因豐度有顯著相關性。因此,耐藥性選擇不僅可能發生在應用抗生素的人類和動物身上,也可能發生在下水道環境中。然而,至少從表面上看,這是一種脫節,抗菌藥物的使用與其污水中殘留水平之間沒有相關性。
根據世界銀行的國別數據,研究人員能夠解釋樣本中89%的差異,其中大多數與衛生條件和人口總體健康狀況有關。隨后,研究人員使用相關變量預測了259個國家/地區的AMR水平。據預測,新西蘭、荷蘭和瑞典的AMR水平最低,坦桑尼亞、越南和尼日利亞的AMR水平最 高。
Henriksen等描述的方法為應對全球AMR提供重要進展,可實現全球實時監測,并且其預測模型識別耐藥熱點,從而進行早期針對性干預。對污水的宏基因組監測也提供了人類微生物組的快 照。
該研究還強調了耐藥傳播中除不適當使用抗菌藥物以外的其他因素的重要性。耐藥菌的發展或引進對治理不完善的國家可能造成災難性后果。在缺乏公共衛生基礎設施(例如,清潔水的供應)的情況下,這將導致AMR病原體的傳播。減少抗菌藥物在人類和動物體內的不必要應用固然重要,但在中低收入國家,完善基礎設施可能將發揮更大作用。
In the literature. Global antimicrobial resistance surveillance—the answer is in sewage. Clin Infect Dis, 2019,69 (1 October) : iii.