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        Science|新冠期间过渡消毒可能会加速超级细菌的传播

        发布日期:2021-02-01 来源: UQ水中心
          导语
          抗菌洗手液、免洗洗手液和含氯消毒剂等化学品中的抗菌成分可促进细菌基因突变从而产生抗生素耐药性,并能加速耐药性基因在细菌之间的传播。新冠疫情期间的这些抗菌产品的过度使用可加速超级细菌的产生及传播,从而加速超级细菌大流行的到来并威胁未来的公共健康。对抗新冠疫情应当科学消毒,避免过度消毒。
          什么是抗生素耐药性?
          喉咙痛吃了【霉素】【菌素】【沙星】【西林】不管用了?还得去医院治疗?这要不就是你是病毒感染吃这些根本没用,要不就是你遇上抗生素耐药性菌。可这好好的细菌怎么就产生耐药性了呢?其实细菌比尼采早几亿年就悟出了“凡杀不死我的,必使我更强大”这个理了。哪怕只有极少数细菌在暴露于抗生素后幸存,它们就不仅能把耐药性传给后代,更能把耐药性转移给其他不同种类的细菌。一下子就能拉起一支具有耐药性的超级细菌革命队伍。
          
          图片来源:shutterstock.com
          抗生素耐药性如何传播?
          类似于严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2(SARS-CoV-2),超级细菌也能以无与伦比的速度在全球传播。但与SARS-CoV-2不同的是,超级细菌不需要人类宿主亦可在环境介质中存留、增殖及传播。因此,超级细菌将来可造成跟新冠肺炎规模相同的疫情,并且流行的时间更长。
          
          图片来源:世界卫生组织

          抗生素耐药性有何危害?
          超级细菌感染后,轻则导致医疗时间延长、费用增加,重则可能无药可治,甚至出现生命危险。因为现在能用的抗生素种类有限,而研发能对抗超级细菌新抗生素药的收益低、风险大,很少有药厂愿意投资研发新抗生素。
          
          图片来源:世界卫生组织
          若是对超级细菌的传播不加以控制,预计到30年后,每年因为超级细菌而死亡的人数会高达1千万,比新冠病毒2020全年的致死人数还要多的多!
          
          图片来源:The Review on Antimicrobial Resistance 2014.

          过度消毒可能会加速抗生素耐药性的传播
          正因超级细菌如此可怕,近年来世界各地的政府组织都陆续加入到遏制超级细菌传播的行动中。中国也采取了更严格的管理,比如以前能随意买到的抗生素类药现在都必须靠医生的处方才能买到。但令人担忧的是,在防止新冠疫情传播时大量使用的抗菌洗手液、免洗洗手液和含氯消毒剂等化学品中的抗菌成分,亦可促进细菌基因突变从而产生抗生素耐药性,并能加速耐药性基因在细菌之间的传播。
          比如,昆士兰大学水管理高等研究中心(AWMC)近期的研究发现,尽管并非抗生素,三氯生作为抗菌洗手液等2,000多种常见产品中添加的抗菌成分,可以通过三种方式起到类似抗生素的作用来传播抗生素耐药性。
          其一,三氯生在环境相关浓度下会通过施加氧化应激压力,损伤细菌基因导致突变,致使突变株通过降解和排出抗生素的方式来产生抗药性[1]。
          
          三氯生导致细菌产生耐药性机理示意图。图片来源:作者绘制。
          其二,在环境相关浓度下三氯生也可以通过提高细菌之间的基因接合转移来促进细胞内耐药性基因的水平转移[2]。接合转移指的是两个细菌之间发生的一种遗传物质交换现象,属于细菌有性生殖的一个重要阶段。在接合现象发生时,两个细胞直接接合或者通过类似于桥一样的通道接合,并且发生基因的转移。三氯生可以通过提高接合转移的频率来加速耐药性基因的跨种传播。
          
          三氯生增加抗生素耐药性基因的跨种接合转移频率。图片来源:作者绘制。
          其三,三氯生还可增进细胞外游离耐药性基因的转化频率[3]。转化是感受态细菌将外源基因导入细胞内的过程。三氯生在环境相关浓度下也可以通过提高耐药性基因的转化频率来促进耐药性的传播。
          
          三氯生增加抗生素耐药性基因的跨种接合转移频率。图片来源:作者绘制。
          不仅仅是三氯生,近期国内外其他研究小组也发现亚致死浓度的季铵盐化合物[4]、洗必泰[5]、乙醇[6]、含氯消毒剂[7]和消毒副产物[8]等亦可通过提高突变频率及增加抗药性基因水平转移频率等方式加速微生物抗生素抗药性的出现和传播。包括三氯生,上述化合物常见于抗菌洗手液,免洗洗手液和含氯消毒剂等当下疫情期间被频繁使用的消毒产品中。并被大量排放到污水管网及下游水体。此外,尽管有证据证明污水余氯含量在0.5毫克升以上即可使SARS冠状病毒完全失活[9]。在新冠疫情期间,部分污水处理设施增加含氯消毒剂投放量使尾水余氯量保持在6.5毫克每升以上进行强化消毒。此类过度消毒方式使疫情期间被排放至水体环境中的抗菌成分激增,可能会加速环境中微生物抗生素抗药性的传播。并通过接触被抗药性微生物所污染的水源、食物、空气等环境介质而感染人类,从而可能让很多地方未来面临超级细菌大爆发。因此,研究消毒剂等抗菌成分的大量使用对环境中抗生素抗药性传播的长远影响,已刻不容缓。
          
          新冠疫情期间的过度消毒可能会加速环境中微生物抗生素抗药性的传播。图片来源:作者绘制。

          如何避免过度消毒导致的超级细菌的爆发?
          为了避免将来超级细菌的爆发,在新冠疫情期间我们应当避免不必要的过度消毒。采取科学的消毒策略。比如说:
          1. 只要搓洗时间超过20秒,不含抗菌成分的一般洗手液就已经能完全去除新冠病毒。
          2. 慎重对空气进行大规模的喷雾消毒。
          3. 不需要对很少用手触及的室外场所及物品消毒,重点应针对性地对受到呕吐物、分泌物、排泄物等污染的部位消毒。
          4. 按产品说明剂量使用消毒剂,避免剂量过高;优先采用酒精等易降解的消毒剂。
          5. 对污水进行消毒只需要投加最低有效剂量,使出水指标达到排放标准即可,不要盲目加大投加剂量。
          6. 进行过消毒的污水,如果余氯过高,排水前适当做脱氯、净化等处理。
          7. 加强对环境以及人群中超级细菌和抗性基因等等抗生素耐药性指标的检测,建立阶段式应急响应策略以对抗不同程度的耐药性指标升高。
          参考文献
          1. Lu, J.,Jin, M., Nguyen, S.H., Mao, L., Li, J., Coin, L.J.M., Yuan, Z. & Guo, J.,(2018) Non-antibiotic antimicrobial triclosan induces multiple antibioticresistance through genetic mutation. Environ. Int. 118, 257-265.
          2. Lu, J.,Wang, Y., Li, J., Mao, L., Nguyen, S.H., Duarte, T., Coin, L., Bond, P., Yuan,Z. & Guo, J., (2018) Triclosan at environmentally relevant concentrationspromotes horizontal transfer of multidrug resistance genes within and acrossbacterial genera. Environ. Int. 121, 1217-1226.
          3. Lu, J.,Wang, Y., Zhang, S., Bond, P. Yuan, Z. & Guo, J., (2020) Triclosan atenvironmental concentrations can enhance the spread of extracellular antibioticresistance genes through transformation. Sci. Total Environ. 713,136621.
          4. Tandukar,M., Oh, S., Tezel, U., Konstantinidis, K. T., & Pavlostathis, S. G. (2013).Long-term exposure to benzalkonium chloride disinfectants results in change ofmicrobial community structure and increased antimicrobial resistance. Environ.Sci. Technol. 47(17), 9730-9738.
          5. Wand, M.,Bock, L. J.,  Bonney, L. C., &Sutton, J. M. (2017)  Mechanisms ofincreased resistance to chlorhexidine and cross-resistance to colistinfollowing exposure of Klebsiella pneumoniae clinical isolates tochlorhexidine. Antimicrob Agents Chemother. 61(1): e01162-16.
          6. Pidot,S.J., Gao, W., Buultjens, A.H., Monk, I.R., Guerillot, R., Carter, GP., etal. (2018) Increasing tolerance of hospital Enterococcus faecium tohandwash alcohols. Sci. Transl. Med. 10, 6115.
          7. Jin, M.,Liu, L., Wang, Dn. et al. Chlorine disinfection promotes the exchange ofantibiotic resistance genes across bacterial genera by natural transformation.(2020) ISME J 14, 1847–1856.
          8. Li, D.,Zeng, S., He, M., & Gu, Z. (2016) Environ. Sci. Technol. 50(6), 3193-3201.
          9. Wang, X.W.,Li, J.S., Jin, M., Zhen, B, Kong, Q.X., Song, N., Xiao, W.J., Yin, J., Wei, W.,Wang, G.J., Si, B.Y., Guo, B.Z., Liu, C., Ou, G.R, Wang, M.N., Fang, T.Y.,Chao, F.H., Li, J.W., (2005) Study on the resistance of severe acuterespiratory syndrome-associated coronavirus. J. Virol. Methods.126(1-2),171-177.
          本文作者:卢际 昆士兰大学水管理高等研究中心博士后研究员  郭建华(通讯作者) 
          来源:Disinfection spreads antimicrobial resistance. Science, 2021, 371, 474
          DOI: 10.1126/science.abg4380
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