环境中细菌抗药性的研究进展

朱 阵，李 冰，周绪正，魏小娟，程富胜，张继瑜

（中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所，农业部兽用药物创制重点实验室，兰州730050）

环境中细菌抗药性的研究进展

朱 阵，李 冰，周绪正，魏小娟，程富胜，张继瑜＊

（中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所，农业部兽用药物创制重点实验室，兰州730050）

摘 要：抗生素抗性基因已经成为公认的环境污染物，威胁着生态安全和人类健康。抗生素在临床和养殖业中的大量应用，使生态环境中各微生物处于残留抗生素及抗药性遗传元件的影响中，导致抗生素抗性菌获得了竞争优势，破坏了微生态系统的稳定性。作者从宏观环境角度阐述了抗药性基因传播的微分子概念，通过从抗药性发展机制、抗药性引起的环境污染、抗药性对环境微生物影响3个方面进行分析，阐明环境在细菌抗药性的发展进程中起到的关键作用，同时分析环境抗药性，包括菌群生态多样性、抗药性细菌种类及传播、抗生素残留及抗药性基因传递富集的危害等。

关键词：抗生素；抗性基因；环境微生物

越来越多的证据表明，随着人类活动的增多，抗生素和抗生素抗性基因逐渐进入到土壤和生态环境中，由此将对细菌抗药性的发展带来持续和潜在的影响。抗生素的抗药性现象伴随着整个抗生素的发现和使用历程，但直到大量多重抗药性致病菌的流行导致了严重的公共健康危害，抗药性问题才被人们所关注。

研究表明，抗生素抗性菌多在抗生素频繁使用或聚集的环境中增加，如临床治疗［1］、动物养殖［2］、抗生素生产［3］等。抗生素的广泛使用使得医院不再是抗药菌的唯一传播源，世界范围内一半以上的抗生素用于动物养殖，其中大部分用于促进动物生长［4］。促进动物生长的抗生素有利于动物肠道中相应的抗药菌的筛选，抗药性首先会在共生菌中传播，随后转移到致病菌中［5］。给动物饲喂抗生素用于疾病治疗和促进动物生长，而部分抗生素又通过粪便排出体外，这对动物肠道下游环境中正常菌群的抗药性产生潜在的影响［6］，在同一环境中存在的抗生素和抗性基因均能选择抗药性细菌，进而广泛传播。

抗药性不仅影响人和动物的疾病治疗，同时也影响人和动物共享的生态环境。环境微生物中的固有或天然的抗药性可以为其生存提供一系列的优势，不仅可以抵抗环境污染物的选择性压力［7］，还可以同其他环境微生物竞争生存空间。目前，对于诱导环境中的细菌产生抗药性的因素仍然未知，耐药基因的广泛传播与抗生素浓度并无生态学相关性，抗药性基因已在环境中形成独立的抗药性基因库，并通过基因转移而在自然环境中出现和传播［8］。

1 抗生素抗药性的起源与发展

抗生素抗药性的最初起源目前尚未有明确的定论，长期以来在抗生素使用的地方总是伴随着抗药性决定簇的出现。然而抗药性的广泛存在，不一定与抗生素的使用有关。在没有使用抗生素的土壤环境中仍然可以检测到抗生素抗性菌和多抗生素抗性菌的出现。最初的抗药性基因可能来源于自然环境中的抗生素产生菌，并具有不同的生物学功能，如代谢、信号传导、解毒等［9－10］。

1.1抗生素的使用与抗药性的出现

大部分目前使用的抗生素均由环境微生物产生或者是其派生物［11］。磺胺类的发现并成功应用于微生物感染治疗为抗生素的研发与使用奠定了坚实的基础，然而链球菌等一批革兰氏阳性菌中抗药性的出现限制了磺胺类抗生素的疗效。青霉素的发现开启了抗生素时代的大门，但青霉素在人类病原菌感染的治疗中过分滥用，导致大量抗青霉素的致病菌产生，越来越弱的治疗效果致使青霉素失去了原有的光辉。随后更多的抗生素因抗药菌的不断出现而使其丧失了原本的治疗效果。

为了改善抗药性现状，半合成抗生素开始被大量的合成与应用。甲氧西林的出现改变了对青霉素抗药性葡萄球菌的治疗效果。虽然甲氧西林的成功应用是抗生素史上的巨大飞跃，但当病原菌再次遭遇新的选择性压力时，抗甲氧西林的金黄色葡萄球菌也快速出现，并且直到目前该抗药性仍然是临床治疗金黄色葡萄球菌感染的重要威胁。最后，人们想利用合成抗生素如氟喹诺酮类来解决严重抗药性问题，但奎诺酮类抗药决定区域（gyrA、gyrB、parC、parE）的自发突变及质粒介导的靶位保护蛋白qnr的出现导致环丙沙星等奎诺酮类药物的高水平抗药性产生，人们再次陷入了无抗生素使用和高抗药菌流行的困境。

在兽医临床上，大量的抗生素甚至以原料药的形式被用于动物的治疗和促进生长，这在抗生素抗药性的发展过程中承担着至关重要的角色。这种做法的利弊仍有争议，但无可厚非的是大量的抗生素会在动物肠道和环境中形成一个巨大的微生物选择性压力，抗药性基因几乎遍布于所有的环境中，使得生态环境成为抗药性菌株和抗药基因的重要储存库，最终导致相同或同类抗生素对人类致病菌感染治疗的失败，加剧了全球健康危机的恶化［12］。

1.2环境微生物中的抗药性及危害

1.2.1环境中存在的抗药性 过去关于细菌抗药性的研究主要集中在人和动物的致病菌上，但新型抗生素投入使用后会迅速在病原菌中形成抗药性，这使人们不得不重新考虑抗药性的起源与传播。抗药性很可能在抗生素使用之前就已经存在，Benveniste等［11］提出土壤中抗生素产生菌是抗生素抗性基因的主要来源，抗生素生产者必须具有抵抗自身产生的抗生素毒性的能力，这种自我保护的遗传因素事实上就是抗性基因，这些抗性基因可能是临床病原菌携带的抗性基因的最初来源［13］。然而对抗生素产生菌中分离的抗性基因与在人和动物中分离的抗性基因序列比对发现其亲缘关系较远，可能是由于抗生素产生菌与病原菌抗性基因在进入抗生素时代之前就产生了进化分歧［14－15］。

土壤中抗生素产生菌可能对环境病原菌抗药性基因库中抗药性基因选择方面起着直接的作用。土壤中各微生物群落要与抗生素产生菌共生就必须与其相互作用，并通过自身基因突变或获取并继承抗药性基因元件而获得抗药性。研究发现在人类活动区域以及原始地区均发现大量的不同种类的抗药性基因库［8，16－17］。抗生素产生菌和致病菌可在此发生基因交换，进而带来新的生态和临床问题。

1.2.2环境中抗性基因的储备与鉴定 抗生素抗性是微生物本身所具有的一种生存能力，这种能力由其自身特性及抗性基因的种类所决定。目前，仅有一少部分抗性基因在病原菌中传播。由于大量的抗性菌和抗生素持续不断地进入生态环境中，新型抗生素必然引起新的选择性压力，因此新的抗性菌出现是一个不断发展的过程。环境中抗菌药物、起始浓度、接触时间的不同选择出了多种抗性元件。在抗生素存在的环境中，抗性菌在与敏感菌相互竞争中具有优势，占据了所处的生存空间且不断扩散。

抗性基因在环境中的储备库是指所有抗性基因的集合，又称为抗性基因组。许多关于抗性菌的研究一直以来都集中在细菌菌株的可培养问题，而不可培养的菌株包含了微生物群落中的大多数成员，土壤中仅有不到1%的细菌可以在实验室条件下直接培养［18］。这些不仅包括环境中的微生物，也包括共生菌和致病菌。因此，环境中抗药性基因储备库对公共健康和生态安全的危害远远超越了人类目前所掌握和理解的范畴。

非培养的技术不仅可以用来研究微生物群落中种群发育的差异，还可以用来分析功能基因的聚类和分子差异性，如抗生素抗性基因库的成分及含量分析。非培养方法对抗药性基因元件的研究手段包括：聚合酶链式反应（PCR）、定量PCR、分子杂交技术、基因文库构建、变形梯度凝胶电泳、焦磷酸测序、宏基因组学等。其中，宏基因组学是目前研究的热点，它可以用于整个微生物群落中的全部基因组信息的研究。近期报道了利用宏基因组学研究人和动物肠道［19］、土壤［20］、淤泥［21］、水环境［22］中的微生物群落和抗药基因库。这些研究鉴定了β－内酰胺类、四环素类、酰胺醇类、氨基糖苷类等多种抗生素的抗性决定基因以及多抗药性基因。大部分β－内酰胺类抗性基因尚属首次鉴定，且在进化上与已知的抗性基因相聚较远。

这些研究表明环境中微生物群落是抗性基因的巨大灵活基因库。非培养的方法扩大了抗性基因的研究范围，在不可培养的环境菌群中检测到的新型抗性基因不仅丰富了抗性基因库，也带来了新的挑战。

2 抗药性引起的环境污染及危害

2.1抗生素使用造成抗药性的传播

抗生素作为人类研发的最为成功的药物之一，已经不再局限使用于人类疾病的治疗，也同样大量使用于畜牧养殖业和水产业的疾病防制，以及动物促生长。其中大部分以原型药或其代谢产物的形式排放到环境中，可提高抗药性细菌在环境中的竞争优势，破坏环境中所有微生物的总体构成［23－24］。这些抗生素往往伴随着人和动物相关的细菌中抗药性基因的传播。

抗生素的使用已经造成了大量特异性抗药性基因在共生菌和致病菌中的传播。对当今和前抗生素时代的细菌质粒对比分析发现，最大的差别在于前抗生素时代分离的质粒并不包含抗药性基因。一部分当今流行的抗药性基因原始存在于环境微生物的染色体上，随着相应的抗生素的使用，而整合到可移动元件中传播流行。人类活动对环境微生物造成的影响主要包括3个方面：自然环境中抗药性微生物的选择；通过基因转移元件而引起的抗生素抗药性决定因子的传播；自然生态系统中抗药性基因的维持。抗生素及抗药性基因不断释放到自然生态系统中，将有利于环境中抗药性菌的生存和传播［25］。抗生素抗性基因引起的环境污染已成为人类健康的潜在威胁，它们能够整合到基因转移单位中释放，从而在环境菌群中成功传播，成为抗药性元件的巨大储备库［26］。

人类活动的区域中，污染的抗药性基因无处不在，而且这些基因的数量比在原始环境中发现的要高的多。污染可以增强抗药性，但抗药性基因自我复制的特性使其也可在无抗生素污染存在的环境中维持并传播。一旦抗药性基因释放到自然生态系统中，许多载体都有助于其传播，甚至可以在无需与原始的污染来源地发生联系的不同大陆之间广泛传播。

抗生素及携带抗生素抗药性基因的可移动元件对细菌群体遗传特性的作用尚不明了，但这种作用是不可逆的，并且对环境微生物的进化方向及人类健康的影响无法评估。

2.2动物养殖造成的环境污染

在动物养殖过程中，抗生素残留和抗药性严重影响着生态安全和人类健康，这些影响在食用动物上尤为突出。过度使用非处方药和非正规渠道药增加了抗生素的使用量，加大了抗药菌选择和传播压力。封闭式养殖模式是目前最为有效的养殖模式，但由于圈养密度过高，传染性疾病高发，因此抗生素使用剂量较大。药物在群体水平上的使用使得多数未感染畜类暴露在抗生素下，导致各种生态环境下细菌的抗药性选择性压力增大，这些生态环境包括动物的胃肠道、皮肤表面、栖息的环境及附近区域［27－28］。

无论何种菌群的抗药性选择都会对环境产生重要影响，因为在适当的条件下这些细菌具有难以置信的传播能力，在条件允许的情况下它们会在局部或一定范围内的生态环境中传递抗药性基因，最终在世界范围内传播。有些动物暴露在低剂量药物作用下会增加选择性压力，因此有必要关注抗生素作为促生长剂低剂量长时间作用于动物养殖群体。一些动物因素包括动物年龄和产品输出类型也对人类健康有严重影响。接近屠宰年龄的动物比幼年的动物更易让人接触到残留抗生素和抗药性细菌［29］。相比之下，幼年动物抗生素接触频率和选择性压力较小。就细菌的因素来说，尤其是人类的病原菌形成抗药性，它们在动物群体中繁殖并相互传递，具有增加抗药性基因库的能力，或在宿主外大量繁殖并污染食物、水从而造成环境污染。

在肠道人畜共患病中，非伤寒沙门氏菌和弯曲杆菌是人体常见的肠道疾病的变形病原菌［30］。其中一些菌株也是动物病原菌，虽然这些病原菌广泛存在于生命体和非生命体，但其在畜类中大量繁殖和传播，因此，在一些发达国家动物源食品往往被看作是感染人体疾病的源头。如鸡来源的一种肠炎血清型的肠道沙门氏菌，家禽来源的海德堡沙门氏菌和空肠弯曲杆菌，以及牛来源的鼠伤寒沙门氏菌。在某些方面已经显示出有力的证据表明抗生素在动物中的使用导致沙门氏菌和弯曲杆菌抗药性的筛选和传播。

一些抗生素用于治疗动物临床上的细菌感染是很有必要的。在某些情况下的过度使用（甚至滥用），尤其是药物不加选择、长时间地使用于动物群体，或用来对生长较弱的动物作为补充饲养的方法，再有就是忽视对人体健康和环境潜在的影响。沙门氏菌、弯曲杆菌、大肠杆菌和其他许多细菌都被筛选出对这些抗生素的抗药性，这样的抗药性增加了人类患病的频率、持续时间和严重性。

2.3动物粪肥使用造成的环境污染

食用动物的农业生产趋势是，减少生产次数，扩大生产规模，但同时带来的是大量的动物粪便需要处理。在世界许多地区的农业生产中，都是通过使用粪肥来保持土壤肥沃。虽然动物粪便堆肥可以作为改善土壤的排水、结构和营养成分的宝贵资源，但动物排泄物暴露于环境中将会导致生态系统介导的抗生素残留，抗药性病原菌和抗药性基因的传播，同时增大抗药性基因库的丰度。环境敏感菌群暴露于这些污染物中，会促进抗药性在非目标菌群中的蔓延。自抗生素使用以来，抗药性基因在生态系统和多种菌群中的流行性增加［31－32］。抗生素抗药菌和抗药性基因在人和动物之间相互传播已经引起了公共健康问题，因此，动物粪肥使用造成的抗药性的传播污染需要深入调查研究。

粪肥中大量的抗性菌成为抗生素抗性菌和其常在的抗性基因的储备库。目前养殖场处理粪肥的方法是在凹坑中集中保存，然后施用在附近的农田，这些粪肥不仅给土壤带来了大量的细菌、残留抗生素和化学物质，而且土壤的化学、物理、生物性质的变化必将影响土壤微生物群落及功能［33］，同样也会对抗生素抗药性相关微生物和分子生态学产生各种影响。在畜禽养殖业中四环素类被广泛用于促生长和日常饲养，造成四环素类抗药性基因的普遍存在。因此四环素类抗药性基因已成为评估抗生素环境污染的重要标示物。研究发现很多菌株中携带多重四环素类抗性基因，且系统发育上截然不同的菌株同时携带相同的四环素类抗药性基因，表明这些抗性基因可能是由基因水平转移获得，这些特性在粪肥使用的土壤中尤为突出。

粪肥中的四环素类抗生素导致土壤中携带低浓度的四环素可以促进四环素类抗性基因的传播。抗生素抗性基因能够以结合转移的方式在使用粪肥的土壤和原始土壤中传播［34］。与未使用粪肥的土壤相比，质粒转移速度在使用粪肥的土壤中提高了将近10倍，且tetR和ermR基因的多样性更为丰富，抗药性基因库的丰度也相应增大。此外，粪肥土壤中的金属离子浓度升高，较高的阳离子交换容量和有机物吸附等多种条件均有利于抗生素抗性基因的获取［35］。

由于大多数抗生素均是由抗生素产生菌产生的天然物质，因此抗性基因的原始储备库为自然生态系统，环境中的抗药性基因参与了很多与自身抗药性无关的功能［36］。而在不同的生态系统中持续不断的基因交换，且在高强度药物选择性压力作用下，微生物系统得以不断地获取和扩增各种抗药性基因亚单位，自然条件下携带抗药性基因细菌的多样性可能超出想象。土壤或粪肥中抗药性基因的丰度会受土著细菌群落的影响，并且也受动物肠道菌群组成的影响。作为人类活动和自然产生的结果，土壤微生物群落会经常接触到抗生素。施用粪肥的土壤中多种抗生素抗性基因均可被检测出，且基因丰度会随粪肥使用年限而提升［20］。

3 抗生素对环境微生物的影响

3.1抗生素对环境微生物多样性的影响

人类滥用抗生素造成环境污染，增加了细菌抗药性。研究表明，由环境污染造成的细菌抗药性已经接近甚至已经超过医院治疗造成的细菌抗药性［37］。抗生素引起的环境污染会明显降低生态的服务功能以及减少生物多样性。

由于多种细菌具有固有抗药性以及许多抗生素设计的具体作用目标是细菌中的某些特定菌群，可以预期在抗生素的选择性压力下，一个相对独立的环境中菌群组成会发生改变。Dethlefsen等［38］定性了在环丙沙星压力下人类肠道微生物群落的结构变化，且发现在环丙沙星反复作用后，肠道菌群丰度及多样性出现了稳定。Jakobsson等［39］对长期使用甲硝唑和克拉霉素根除幽门螺杆菌的患者研究也得到了相似的结果。因此，在不同的生态系统中，抗生素确实可以使菌群发生变化，但整体上的生物多样性组成即使在高浓度抗生素环境中也相当完整，至少在有足够的时间进行恢复的情况下是这样。然而对人类肠道菌群的研究表明，在不同的个体中相似的菌群在抗生素压力下可能有明显不同的反应。

3.2抗生素对环境微生物抗药性的影响

近期研究表明，许多菌群中含有一个不同的抗性基因集合，被称为抗性基因组，它所含有的多种抗药性机制使携带菌可以抵御许多类型的临床治疗用抗生素。因此环境抗性基因组也被认为是一个抗药性基因储备库，可能会传播到人类致病菌中［8］。当只有一种抗生素选择性压力存在时，会出现抗生素对抗药性微生物菌落的快速筛选现象。甚至一些研究表明，在抗生素消失后，获得的抗性基因也可以在菌落中稳定存在。

抗性基因通常发现于质粒、转座子、整合子等可移动元件中。通过这些可移动元件抗性基因可以在各种环境中发生转移，如肠道、土壤、污泥、水等。通过基因转移获得抗生素抗性基因的间接证据，进一步阐明了在抗生素选择性压力下基因转移元件和抗性动力学特性。促进抗药基因转移的相关元件类型对抗性基因转移到其他细菌中可能是非常重要的。然而在复杂的菌群环境中高浓度抗生素对可移动元件的直接影响尚无定论，抗药性的转移机制仍有待深入研究。

除抗生素抗性外，在今后的研究中还要重点考虑抗生素选择性压力造成的其他影响，如微生物群落生态系统服务的降低对不同环境过程的影响，特别是消化作用及其他降解过程，以及那些可用于废水处理及合成代谢的反应过程，可能会受到负面影响［40］。与此相似的是，随着盐沼沉淀物中环丙沙星的增加，菌群层面也发生了变化，盐酸盐还原菌在菌群中得到了富集。最近对微生物与人类代谢综合征关系的研究推测其可能与临床抗生素治疗具有因果关系［41］。同时，细菌和多细胞生物之间的共生关系可能很复杂，并且对外部环境变化极其敏感。

3.3环境微生物丰度对抗药性选择的影响

在评估生态系统和人类健康风险时，土著细菌的丰度和多样性是十分重要的，因为这些参数会在高选择压力下影响生态系统动力学。一方面，细菌密度的增加，提高了细菌间的接触频率，进而提高了细菌间发生水平基因转移的可能性；另一方面，高密度细菌也意味着能够更快速地降解抗生素，降低抗生素选择性压力。同样，更大的菌群多样性可能意味着具有更大的抗性基因储备库［42］。在被人或动物污水污染环境的细菌群落中，细菌可能会有机会分享人或动物的共生菌或病原菌抗性基因储备库的抗性因子。与此相似，如果环境细菌，尤其是抗性因子特别优势的污染环境中的细菌，进入肠道遇到人或动物的肠道细菌时，这种抗性交流就可以反向进行。如果这些动物接下来进行抗生素治疗，就增加了从环境中的抗药组中募集抗性因子的风险。

4 小 结

生态环境在细菌抗药性发展的历程中起着关键性作用，环境不仅是抗性基因的巨大储存库，也是抗性基因的源头、传播载体和抗生素滥用的最终承受者。在环境中抗药性的传播依赖于抗性基因、转移元件，导致抗药性的遗传突变和维持抗性基因的选择压力。在过往的研究中环境微生物潜在的抗生素抗性基因往往被忽略，目前，只有一小部分抗药性病原菌和其他细菌被鉴定研究，随着不同抗生素的使用，抗药性在生态环境中具有巨大的进化和传播潜力，抗药性的存在有助于病原菌适应环境或改变环境微生物的自然适应性。抗生素抗性基因是公认的环境污染物，却不同于普通的化学污染物。环境中化学污染物可以被稀释和降解，而抗性基因在适宜的条件下可通过复制和传播被大量扩增。细菌抗药性的危害评价应考虑到它对公众健康和生态的潜在影响。生态环境是一个既封闭又交叉的系统，使各种微生物处于抗生素和抗药性元件的影响之中。鉴于环境抗药菌和临床病原菌的相同抗性机制，在研究抗药性传播与危害中必须考虑环境的双重作用。

参考文献：

［1］ Poole K，Srikumar R.Multidrug efflux inPseudomonasaeruginosa：Components，mechanisms and clinical significance［J］.CurrTopMedChem，2001，1（1）：59－71.

［2］ McEwen S A，Fedorka－Cray P J.Antimicrobial use and resistance in animals［J］.ClinInfectDis，2002，34（Suppl 3）：S93－S106.

［3］ Li D，Yu T，Zhang Y，et al.Antibiotic resistance characteristics of environmental bacteria from an oxytetracycline production wastewater treatment plant and the receiving river［J］.ApplEnvironMicrobiol，2010，76（11）：3444－3451.

［4］ Graham J P，Boland J J，Silbergeld E.Growth promoting antibiotics in food animal production：An economic analysis［J］.PublicHealthRep，2007，122（1）：79－87.

［5］ Salyers A A，Gupta A，Wang Y.Human intestinal bacteria as reservoirs for antibiotic resistance genes［J］.TrendsMicrobiol，2004，12（9）：412－416.

［6］ Chander Y，Kumar K，Goyal S M，et al.Antibacterial activity of soil－bound antibiotics［J］.JEnviron Qual，2005，34（6）：1952－1957.

［7］ Davies J，Davies D.Origins and evolution of antibiotic resistance［J］.MicrobiolMolBiolRev，2010，74（3）：417－433.

［8］ Allen H K，Donato J，Wang H H，et al.Call of the wild：Antibiotic resistance genes in natural environments［J］.NatRevMicrobiol，2010，8（4）：251－259.

［9］ Baquero F，Alvarez－Ortega C，Martinez J L.Ecology and evolution of antibiotic resistance［J］.Environ MicrobiolRep，2009，1（6）：469－476.

［10］ Martínez J L，Baquero F.Emergence and spread of antibiotic resistance：Setting aparameter space［J］.UpsJMedSci，2014，119（2）：68－77.

［11］ Benveniste R，Davies J.Aminoglycoside antibioticinactivating enzymes in actinomycetes similar to those present in clinical isolates of antibiotic－resistant bacteria［J］.ProcNatlAcadSciUSA，1973，70（8）：2276－2280.

［12］ Fischbach M A，Walsh C T.Antibiotics for emerging pathogens［J］.Science，2009，325（5944）：1089－1093.

［13］ Wright G D.Antibiotic resistance in the environment：A link to the clinic［J］.CurrOpinMicrobiol，2010，13（5）：589－594.

［14］ Marshall C G，Lessard I A，Park I，et al.Glycopeptide antibiotic resistance genes in glycopeptide－producing organisms［J］.AntimicrobAgentsChemother，1998，42（9）：2215－2220.

［15］ Aminov R I，Mackie R I.Evolution and ecology of antibiotic resistance genes［J］.FEMSMicrobiol Lett，2007，271（2）：147－161.

［16］ Cavaco L M，Frimodt－Møller N，Hasman H，et al.Prevalence of quinolone resistance mechanisms and associations to minimum inhibitory concentrations in quinolone－resistantEscherichiacoliisolated from humans and swine in Denmark［J］.MicrobDrugResist，2008，14（2）：163－169.

［17］ Donato J J，Moe L A，Converse B J，et al.Metagenomic analysis of apple orchard soil reveals antibiotic resistance genes encoding predicted bifunctional proteins［J］.ApplEnvironMicrobiol，2010，76（13）：4396－4401.

［18］ Torsvik V，øvreås L.Microbial diversity and function in soil：From genes to ecosystems［J］.Curr OpinMicrobiol，2002，5（3）：240－245.

［19］ Hu Y，Yang X，Qin J，et al.Metagenome－wide analysis of antibiotic resistance genes in a large cohort of human gut microbiota［J］.NatCommun，2013，4：2151.

［20］ Fang H，Wang H，Cai L，et al.Prevalence of antibiotic resistance genes and bacterial pathogens in longterm manured greenhouse soils as revealed by metagenomic survey［J］.EnvironSciTechnol，2015，49（2）：1095－1104.

［21］ Li B，Zhang X，Guo F，et al.Characterization of tetracycline resistant bacterial community in saline activated sludge using batch stress incubation with highthroughput sequencing analysis［J］.WaterRes，2013，47（13）：4207－4216.

［22］ Tian Z，Zhang Y，Yu B，et al.Changes of resistome，mobilome and potential hosts of antibiotic resistance genes during the transformation of anaerobic digestion from mesophilic to thermophilic［J］.Water Res，2016，98：261－269.

［23］ Näslund J，Hedman J E，Agestrand C.Effects of the antibiotic ciprofloxacin on the bacterial community structure and degradation of pyrene in marine sediment［J］.AquatToxicol，2008，90（3）：223－227.

［24］ Brandt K K，Sjøholm O R，Krogh K A，et al.Increased pollution－induced bacterial community tolerance to sulfadiazine in soil hotspots amended with artificial root exudates［J］.EnvironSciTechnol，2009，43（8）：2963－2968.

［25］ Martinez J L.Environmental pollution by antibiotics and by antibiotic resistance determinants［J］.EnvironPollut，2009，157（11）：2893－2902.

［26］ Simões R R，Poirel L，Da Costa P M，et al.Seagulls and beaches as reservoirs for multidrug－resistantEscherichiacoli［J］.EmergInfectDis，2010，16（1）：110－112.

［27］ Aarestrup F M，Wegener H C，Collignon P.Resistance in bacteria of the food chain：Epidemiology and control strategies［J］.ExpertRevAntiInfectTher，2008，6（5）：733－750.

［28］ Heuer O E，Kruse H，Grave K.Human health consequences of use of antimicrobial agents in aquaculture［J］.ClinInfectDis，2009，49（8）：1248－1253.

［29］ Lowrance T C，Loneragan G H，Kunze D J，et al.Changes in antimicrobial susceptibility in a population ofEscherichiacoliisolated from feedlot cattle administered ceftiofur crystalline－free acid［J］.AmJ VetRes，2007，68（5）：501－507.

［30］ Scallan E，Hoekstra R M，Angulo F J，et al.Foodborne illness acquired in the United States－Major pathogens［J］.EmergInfectDis，2011，17（1）：7－15.

［31］ Knapp C W，Dolfing J，Ehlert P A，et al.Evidence of increasing antibiotic resistance gene abundances in archived soils since 1940［J］.EnvironSciTechnol，2010，44（2）：580－587.

［32］ Nemati M，Hermans K，Lipinska U，et al.Antimicrobial resistance of old and recent Staphylococcus aureus isolates from poultry：First detection of livestock－associated methicillin－resistant strain ST398［J］.AntimicrobAgentsChemother，2008，52（10）：3817－3819.

［33］ Hartmann M，Fliessbach A，Oberholzer H R，et al.Ranking the magnitude of crop and farming system effects on soil microbial biomass and genetic structure of bacterial communities［J］.FEMSMicrobiol Ecol，2006，57（3）：378－388.

［34］ Andrews R E，Johnson W S，Guard A R，et al.Survival of enterococci and Tn916－like conjugative trans－posons in soil［J］.CanJMicrobiol，2004，50（11）：957－966.

［35］ Kong W D，Zhu Y G，Fu B J，et al.The veterinary antibiotic oxytetracycline and Cu influence functional diversity of the soil microbial community［J］.EnvironPollut，2006，143（1）：129－137.

［36］ Aminov R I.The role of antibiotics and antibiotic resistance in nature［J］.EnvironMicrobiol，2009，11（12）：2970－2988.

［37］ Fick J，Söderström H，Lindberg R H，et al.Contamination of surface，ground，and drinking water from pharmaceutical production［J］.EnvironToxicol Chem，2009，28（12）：2522－2527.

［38］ Dethlefsen L，Relman D A.Incomplete recovery and individualized responses of the human distal gut microbiota to repeated antibiotic perturbation［J］.Proc NatlAcadSciUSA，2011，108（Suppl 1）：4554－4561.

［39］ Jakobsson H E，Jernberg C，Andersson A F，et al.Short－term antibiotic treatment has differing longterm impacts on the human throat and gut microbiome［J］.PLoSOne，2010，5（3）：e9836.

［40］ Dokianakis S N，Kornaros M E，Lyberatos G.On the effect of pharmaceuticals on bacterial nitrite oxidation［J］.WaterSciTechnol，2004，50（5）：341－346.

［41］ Turnbaugh P J，Ley R E，Mahowald M A，et al.An obesity－associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest［J］.Nature，2006，444（7122）：1027－1031.

［42］ D’Costa V M，McGrann K M，Hughes D W，et al.Sampling the antibiotic resistome［J］.Science，2006，311（5759）：374－377.

（责任编辑 晋大鹏）

中图分类号：S859.79＋6

文献标识码：A

文章编号：1671－7236（2016）12－3368－07

doi：10.16431／j.cnki.1671－7236.2016.12.042

收稿日期：2016－06－25

基金项目：国家自然科学基金（31272603、31101836）

作者简介：朱 阵（1987－），男，河北沧州人，博士生，研究方向：细菌耐药机理，E－mail：zhuzhen234＠yeah.net

通信作者：＊张继瑜（1967－），男，博士，研究员，博士生导师，Tel：0931－2115278；E－mail：infzjy＠sina.com

Research Progress on Bacterial Resistance in Environment

ZHU Zhen，LI Bing，ZHOU Xu－zheng，WEI Xiao－juan，CHENG Fu－sheng，ZHANG Ji－yu＊
（KeyLaboratoryforVeterinaryDrugInnovation，MinistryofAgriculture，LanzhouInstituteofHusbandry andPharmaceuticalScience，ChineseAcademyofAgriculturalSciences，Lanzhou730050，China）

Abstract：Antibiotic resistance genes have become a recognized environmental pollutant，threatening the ecological safety and human health.The application of antibiotics in the clinical and animals breeding，making the environmental microorganisms living with the impact of the residue of antibiotics and elements of resistance genetic and leading to antibiotic resistant bacteria to gain a competitive advantage and destroyed the stability of ecosystem.In this paper，we expounded the concept of resistance gene transmission by the view of macro environment.Through analyzing the mechanism of resistance development，environmental pollution caused by drug resistance and the impact of environmental microorganism for drug resistance，we clarified the key role of the environment in the development of the characteristics of bacterial resistance and analysis environmental resistance.Such as the ecological diversity of flora，the types and the spread of resistant bacteria，the residues of antibiotics and the transmission of the resistance genes.

Key words：antibiotic；resistance genes；environmental microorganisms