重金属污染与微生物抗性相互作用及其对人和动物的影响

文章信息：

Heavy Metal Pollutome and Microbial Resistome Reciprocal Interaction and Its Impact on Human and Animal Matrices

By Marina Spînu, Anca Elena Gurzău, Carmen Dana Șandru, Gabriel Gati and Mihaela Niculae

DOI: 10.5772/intechopen.71870

研究背景

重金属会改变质粒，引起抗生素耐药性。尽管有许多关于重金属污染及其对人类影响的研究，但除了对肉类、牛奶或鸡蛋等产品的影响之外，很少研究重金属污染对养殖动物，尤其是野生动物及其细菌的影响。本文旨在揭示抗生素抗细菌与重金属污染相互作用对人和动物的影响。

图1.人类接触抗性菌的途径

图2.流行病学三角内的多级调节相互作用，调节宿主的健康/疾病结果。

方法

持续3年( 2012 - 2015年)季节性地从案例研究区收集水和沉积物样本，以及海底和远洋鱼类器官和微生物拭子( Deltalab，Eurotubo )。通过原子吸收光谱法( AAS )分析收集样品中的重金属:通过电热原子吸收光谱法( ET-AAS )分析铅和镉；砷和汞通过氢化物发生原子吸收光谱法( HG-AAS )，辅以汞齐化和冷蒸气原子吸收法( CVAA )。

从样品中分离出的细菌通过Kirby-Bauer扩散法进行抗菌谱鉴定。

图3.罗马尼亚境内的多瑙河三角洲和案例研究区

结果

1.重金属分析结果

受地点和取样季节的影响，水样中重金属如铅、镉和汞的检测不一致。然而，砷是唯一一种一直被测量到的金属，从小到中等都有明显的变化。根据欧盟水质指令，两种高毒性金属镉和汞已经超过罗马尼亚的地表水水质限值，在某些情况下甚至超过最高V级。

在沉积物中，金属的存在是恒定的，表现为:铅>砷>镉>汞，最后两种(镉和汞)超过罗马尼亚沉积物的质量极限。

2.鱼类器官中重金属分析结果

鱼中分离的微生物种群如图4a和4b所示。 根据摄食习性和栖息地，从鳃和肝胰腺中分离的总菌群或独特的细菌之间没有统计学上的显着差异（表1和表2）。

在研究的鱼类物种中，六分之五(鲤鱼、鲫鱼、梭子鱼、砂光机、鲶鱼、鲈鱼，不包括鲱鱼)的内部砷和汞的平均值高于或等于外部器官。就镉而言，在所有被调查的物种中，内脏器官的浓度显著高于外部器官。上述5种鱼类中，外部器官中的铅浓度高于或等于内部器官中的铅浓度，与其他金属相反。

铅和镉的生物累积量最高的是非毒性物种(分别为鲤鱼、鲫鱼和鲤鱼)。食肉鱼在食物链中占据首位，体内和外器官中的汞含量都较高。

图4.（a）在鳃和栖息地水中发现的细菌分离物的频率。（b）在肝胰脏和栖息地水中发现的细菌分离物的频率

表1.鱼鳃中细菌的频率因栖息地和摄食习惯而异。

1—霍乱弧菌、河流弧菌；2—溶藻弧菌、梅氏弧菌；3-拟态弧菌、创伤弧菌；4—副溶血弧菌；5—大肠杆菌；6—大肠菌群；7—假单胞菌属。

表2.鱼类肝胰腺中细菌的频率因栖息地和摄食习惯而异。

1—霍乱弧菌、河流弧菌；2—溶藻弧菌、梅氏弧菌；3-拟态弧菌、创伤弧菌；4—副溶血弧菌；5—大肠杆菌；6—大肠菌群；7—假单胞菌属。

3.不同季节分离的抗生素抗性菌

对这些分离株进行的抗菌谱表明，总体抗生素敏感性和抗性随季节而变化（图5a和5b）。最高的总阻力在3月和2月出现，处于相似的水平，而5月，9月和2月的R和CR最低。在任何季节中唯一没有R或CR的抗生素是环丙沙星。2月份恩诺沙星没有R和CR。

图5. ( a )总体抑制直径( mm )随季节变化。( b )累积总抗性( R )和抗性菌落( CR )数量随季节变化。

结论

在多瑙河三角洲，环境中同时存在人畜共患病细菌，同一地区的鱼类和中等水平的重金属污染可能导致地方性抗生素抗性并增加人类和动物的风险。