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制药污染驱动抗菌药物耐药性

在城市溪流中,持续的药物污染会导致水生微生物群落对药物产生抗药性。因此,今天发表在Ecosphere期刊上的一项新研究报告。

卡里生态系统研究所的水生态学家艾玛·罗西(Emma Rosi)和该研究的主要作者解释说:“废水处理设施无法去除许多药物化合物。我们对流微生物如何进行关键生态系统服务如去除养分感兴趣并打破落叶 - 对药物污染做出反应。“

研究人员在马里兰州巴尔的摩的四个溪流中评估了药物的存在 - 包括止痛药,兴奋剂,抗组胺药和抗生素。然后他们测量了微生物对药物暴露的反应。选择研究地点代表从郊区到城市的发展梯度。

微生物如细菌和藻类生长在称为生物膜的复杂组合中 - 在河床中的岩石上发现的粘性涂层。这些分类多样化的社区对维持淡水健康至关重要。它们驱动养分循环,分解污染物,并形成溪流食物网的基础。

Rosi指出,“不同类型的微生物可以承受不同类型和浓度的合成化学物质。当我们将溪流暴露于药物污染时,我们无意中改变了它们的微生物群落。但对于这对生态功能和水质的意义却知之甚少。”

分析的溪流是巴尔的摩生态系统研究的一部分,并且在污水和养分污染方面有明显的差异。在为期两周的时间内,在河流中部署了被动采样器,以捕获六种药物的存在和丰度的快照。这些包括:咖啡因和苯丙胺(兴奋剂),对乙酰氨基酚和吗啡(止痛药),磺胺甲恶唑(抗生素)和苯海拉明(抗组胺药)。

结果很清楚:城市溪流有更多的药物污染。与他们的郊区同行相比,他们既有更多的药物存在,也有更高的药物浓度。

在同样的两周内,该团队进行了一项测试,探索四种流中每一种微生物群落对咖啡因,西咪替丁,环丙沙星和苯海拉明的影响。污染物单独进行测试,重点关注哪些微生物物种可以在药物存在下存活,以及它们如何有效地发挥作用。

芝加哥洛约拉大学的共同作者约翰·J·凯利解释说:“流微生物群落对药物敏感,可以抑制呼吸和初级生产。我们使用呼吸作为评估微生物维持生物功能的能力的代理。药品“。

将含有目标药物和纤维素海绵的试验罐(其中微生物可以容易地定殖)置于四个流中。将仅含有纤维素海绵的对照罐放置在试验罐附近。14天后,将罐子放入实验室并进行分析,以确定微生物物种的存在和丰度及其呼吸速率。

咖啡因,西咪替丁和环丙沙星导致所有部位的微生物呼吸减少;苯海拉明具有边际效应。抗生素环丙沙星对呼吸率有负面影响,但仅限于郊区溪流。在城市溪流中,药物暴露和对照试验罐中的微生物呼吸是相同的。

药物暴露后,城市和郊区的微生物种类和丰富程度不同。在城市溪流中,微生物群落的物种组成发生了变化,能够更好地维持呼吸速率。这表明当非抗性物种不能存活时,这些溪流具有可以繁殖的抗性微生物。

Rosi解释说:“我们怀疑,由于城市溪流在很长的时间内都经常接受药物投入,因此在这些溪流中已经形成了一些抗药性微生物。即使药物存在,它们也可以在基质上定殖。当面临药物暴露时,即使其他物种被淘汰,这些抗性微生物也能保持生态功能。“

虽然微生物群落可以在持续的药物投入的情况下适应和繁殖,但并非所有微生物在其对水质和人类健康的影响方面都是平等的。例如,在大多数城市化流中发现的气单胞菌属的细菌物种与人类疾病和胃肠疾病密切相关。

凯利总结道,“有效管理我们的淡水需要了解污染物,包括药物,如何影响微生物群落。我们的研究结果表明,生物膜具有惊人的弹性。微生物物种组成变化的更广泛的生态影响,以及受抑制的影响更多农村溪流中的微生物功能仍然是需要探索的重要问题。“

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