Municipal Wastewaters Carry Important Carbapenemase Genes Independent of Hospital Input and Can Mirror Clinical Resistance Patterns

doi:10.1128/spectrum.02711-21

。2022年4月27日；10（2）：e0271121。

doi:10.1128/spectrum.02711-21。 Epub 2022年3月2日。

城市污水携带与医院输入无关的重要碳青霉烯酶基因，可以反映临床耐药模式

阿德拉·特班·曼^1 2, 埃迪娜·塞克斯², 裴菊芳^三, 乌利·克吕佩尔^三, 阿德里亚娜·赫格杜斯², 安德烈亚·巴里茨², 托马斯·乌尔里希·贝伦敦克^三, 马塞尔·帕尔夫¹, 克里斯蒂安·科曼²

附属机构

¹罗马尼亚克鲁伊·纳波卡Babeș-Bolyai大学生物与地质学院分类学与生态学系。
²罗马尼亚克鲁伊·纳波卡NIRDBS分所生物研究所分类与生态学系。
^三德累斯顿理工大学水生生物研究所，德累斯顿，德国。

PMID： 35234513
预防性维修识别码：项目管理委员会8941857
内政部： 10.1128/光谱.02711-21

城市污水携带与医院输入无关的重要碳青霉烯酶基因，可以反映临床耐药模式

Adela Teban男子等。微生物规范。 2022。

。2022年4月27日；10（2）：e0271121。

doi:10.1128/spectrum.02711-21。 Epub 2022年3月2日。

作者

阿德拉·特班·曼^1 2, 埃迪娜·塞克斯², 裴菊芳^三, 乌利·克吕佩尔^三, 阿德里亚娜·赫格杜斯², 安德烈亚·巴里茨², 托马斯·乌尔里希·贝伦东克^三, 马塞尔·帕尔夫¹, 克里斯蒂安·科曼²

附属机构

¹罗马尼亚克鲁伊·纳波卡Babeș-Bolyai大学生物与地质学院分类学与生态学系。
²罗马尼亚克鲁伊·纳波卡NIRDBS分所生物研究所分类与生态学系。
^三德累斯顿理工大学水生生物研究所，德累斯顿，德国。

PMID： 35234513
预防性维修识别码：项目管理委员会8941857
内政部： 10.1128/光谱.02711-21

摘要

研究了城市污水处理厂进水和出水中几种碳青霉烯酶编码基因（CRG）的时空变化，包括有无医院污水输入。测试了基因丰度、细菌群落组成和废水质量参数之间的相关性，以确定CRG存在的可能预测因素。此外，还讨论了废水在反映临床耐药性方面的可能作用。分类群和基因丰度在废水类型之间显示出均匀分布，这意味着医院污水不会影响微生物多样性和CRG池。细菌群落主要由变形杆菌属,厚壁菌属,放线菌门,髌骨细菌、和拟杆菌纲不动杆菌属（Acinetobacter spp.）是最丰富的类群，大多数操作分类单元（OTU）与CRG呈正相关。这与最近关于临床数据的报告一致。进水样品主要由布拉_KPC公司与废水相反，其中布拉_进口占主导地位。也，布拉_进口是最常见的与细菌分类群相关的CRG家族，尤其是与废水样本中的分枝杆菌属相关。细菌负荷，布拉_NDM公司,布拉_KPC公司、和布拉_氧气-48丰度与BOD呈正相关₅废水中的TSS、HEM、Cr、Cu和Fe浓度。当将进水基因丰度值转换为群体当量（PE）数据时，最高拷贝数/1 PE被确定为布拉_KPC公司和布拉_氧气-48与之前关于临床分离株的研究一致。医院型和非医院型样本CRG发病率的时间趋势相似，但基因组之间存在差异。寒冷的季节有利于布拉_NDM公司,布拉_KPC公司和布拉_氧气-48，而温暖的温度显示PE值增加布拉_VIM公司和布拉_进口。重要性最近，以废水为基础的流行病学被认为是一种有价值、成本效益高的抗菌药物耐药性监测工具。它有助于深入了解当地、国家甚至全球范围内抗生素耐药元件的特征和分布。在这项研究中，我们调查了城市污水在临床相关碳青霉烯酶编码基因（CRG）监测中的可能用途，CRG被视为关键的抗生素耐药性决定因素。在这方面，我们的结果强调了CRG、微生物多样性和废水物理和化学参数之间的正相关性。确定的预测因子可以提供有关这些重要抗生素耐药基因对未经处理和处理的废水污染程度的宝贵数据。此外，首次使用基于废水的基因丰度来观察普通人群中CRG发病率的可能时空趋势。因此，碳青霉烯类抗生素耐药性的可能热点可以在社区一级轻松确定，超越了卫生保健相关环境的限制。

关键词：碳青霉烯抗性基因预测因子；碳青霉烯酶；监控；废水流行病学；废水。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

图1
（A）基于Bray-Curtis相似性的细菌群落非度量多维标度排序。（B）不同人群细菌群落多样性指数的比较。H-I，医院进水；H-E，医院污水；N-I，非医院进水；N-E，非医院污水。横条上方的不同字母（a、b、c）表示P<0.05基于非参数Kruskal-Wallis检验。

图2
细菌分类群相对丰度的类级季节性分解。属于同一门的类用相同的颜色表示。气泡大小对应于相对丰度，图中仅包括主要分类群（总丰度>1%）。H-I，医院进水；H-E，医院污水；N-I，非医院进水；N-E，非医院污水。丰度<1%的门和类被指定为“其他”

图3
细菌群落的总分类和季节性家族分类。列出了属于同一优势门的科。柱状图中只包括总丰度超过1%的分类群。

图4
基于Bray-Curtis相似性度量的Procrustes检验显示了CRG图谱（圆形）和细菌群落（三角形）之间的相关性。H-I，医院进水；H-E，医院污水；N-I，非医院进水；N-E，非医院污水。

图5
医院型和非医院型污水处理厂进水和出水中绝对（16S rRNA基因）和相对（目标CRG拷贝数/16S rRNA基因组拷贝数）基因丰度的比较分析（年平均值）。H-I，医院进水；医院污水；N-I，非医院进水；N-E，非医院污水。NDM、，布拉_NDM公司; KPC、，布拉_KPC公司; OXA48，布拉_氧气-48; VIM、，布拉_VIM公司; IMP公司，布拉_进口。*,*P（P）* < 0.05; **,*P（P）* < 0.01.

图6
季节绝对（16S rRNA，红色）和相对（目标CRG拷贝/16S rRNA基因拷贝，蓝色）基因丰度的热图；数据进行了日志转换。H-I，医院进水；H-E，医院污水；N-I；非医院进水；N-E，非医院污水。NDM、，布拉_NDM公司; KPC、，布拉_KPC公司; OXA48，布拉_氧杂-48; VIM，布拉_VIM公司; IMP公司，布拉_进口。

图7
根据斯皮尔曼秩相关系数测试废水样品中CRG的共现性。NDM、，布拉_NDM公司; KPC、，布拉_KPC公司; OXA48，布拉_氧气-48; VIM、，布拉_VIM公司; IMP公司，布拉_进口。*,*P（P）* < 0.05; **,*P（P）* < 0.01.

图8
按人口当量（PE）计算的CRG相对丰度的季节分布（目标CRG拷贝数/16S rRNA基因拷贝数）。H-I，医院进水；N-I，非医院进水。NDM中，布拉_NDM公司; KPC、，布拉_KPC公司; OXA48，布拉_氧气-48; VIM、，布拉_VIM公司; IMP公司，布拉_进口。

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1. Robinson TP、Bu DP、Carrique-Mas J、Fèvre EM、Gilbert M、Grace D、Hay SI、Jiwakanon J、Kakkar M、Kariuki S、Laxminarayan R、Lubroth J、Magnusson U、Thi Ngoc P、Van Boeckel TP、Woolhouse ME，2016年。抗生素耐药性是典型的“一个健康”问题。Trans R Soc Trop Med Hyg公司110:377–380。doi:10.1093/trstmh/trw048。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. 帕特尔·巴蒂斯特。2017年，《One Health and the politics of抗菌药物耐药性》。突发传染病23:724-724。doi:10.3201/eid2304.161871。-内政部

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[2] Codjoe FS，Donkor ES，2017年。碳青霉烯耐药性：综述。医学科学6:1。doi:10.3390/medsci6010001。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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