브라질 리우데자네이루의 식수 공급 시스템에서 발생하는 미생물 군집 및 항균 잔류물의 이동 저항체

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 19050(2022) 이 기사 인용

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항생제 내성 유전자(ARG)는 항생제 및 기타 오염 물질의 남용으로 인해 환경에 널리 퍼져 인간과 동물의 건강에 위협이 됩니다. 이 연구에서 우리는 브라질 리우데자네이루 시에 식수를 공급하는 두 개의 중요한 유역인 관두(Guandu)와 상주앙(São João)에서 항균 잔류물, 박테리아 다양성 및 ARG를 평가했습니다. 또한, 리우데자네이루 시의 수도권을 포함하여 리우데자네이루 주의 3개 도시에서 수돗물 샘플을 수집했습니다. Clarithromycin, sulfamethoxazole 및 azithromycin은 모든 샘플의 처리되지 않은 물과 식수에서 발견되었습니다. Guandu 및 São João 유역에서는 Proteobacteria가 더 많이 관찰되었으며 대부분의 서열은 Gammaproteobacteria 클래스에 속합니다. 플라스미돔에 초점을 맞춘 메타게놈학 접근법은 주로 유출 시스템과 관련된 4881(Guandu), 3705(São João) 및 3385(식수) ARG를 밝혀냈습니다. 메탈로-β-락타마제 효소(blaAIM, blaGIM, blaIMP 및 blaVIM)를 코딩하는 유전자가 두 유역과 식수 샘플에서 검출되었습니다. 또한 우리는 브라질에서 처음으로 콜리스틴 저항성 유전자 mcr-3 및 mcr-4(두 유역) 및 mcr-9(식수 및 Guandu)의 존재를 입증했습니다. 우리의 데이터는 수생 환경에서 미생물 저항체의 발생 및 확산을 촉진하고 인간 건강에 미칠 수 있는 부정적인 영향을 예측할 수 있는 항생제 및 기타 오염 물질의 폐기를 줄이기 위한 조치 도입의 중요성을 강조합니다.

수생태계의 질과 결과적으로 공중 보건에 가장 큰 영향을 미치는 환경 영향은 부적절하게 처리되거나 처리되지 않은 폐수와 밀접한 관련이 있습니다1,2. 수질 오염은 위생 부족 및/또는 점오염원 또는 확산원에 의한 처리 없이 폐기물 배출로 인해 발생할 수 있습니다3,4.

새로운 살충제, 항균제, 개인 관리 제품, 물 소독 공정의 일부 부산물, 수크랄로스 같은 감미료, 나노 물질, 일부 미생물 등 여러 물질이 새로운 오염 물질로 간주되었습니다5,6. 최근 추정에 따르면 항균제는 환경에 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 주요 약물 계열인 것으로 나타났습니다7.

항균제는 인간 및 수의학 분야에서 널리 사용되어 왔습니다. 그러나 섭취된 양의 약 70~80%는 주로 병원 및 제약 산업에서 발생하는 폐수를 통해 그대로 배출되어 수역으로 배출됩니다8. 이러한 약물은 폐수 처리를 통해 부분적으로만 제거되며 화합물에 따라 여전히 폐수에서 10~1000ng L−1 범위의 수준에서 발견될 수 있습니다9,10.

환경 내 폐수 처리에 의해 운반되는 항균제는 낮은 수준에서도 유전자 전파를 촉진하고 결과적으로 저항성을 증가시키는 핵심 신호입니다11. 많은 항균제는 자연적으로 생분해되는 화합물이지만, 퀴놀론과 같은 합성 약물은 환경에서의 생분해에 더 저항력이 있습니다. 이는 박테리아 군집에 장기간 영향을 미치고 저항력 증가에 상당한 영향을 미칩니다. 항균 오염이 제거된 경우에도 저항성 결정 요인은 미생물 집단 내에서 그리고 미생물 집단 사이에서 유지되고 전파될 수 있습니다12,13.

또한, 수생 환경에서 항균 잔류물을 처리하면 생물 다양성과 생태계 기능에 영향을 미칠 수 있을 뿐만 아니라 항생제 내성 박테리아(ARB)를 선택하고 항균제 내성 유전자(ARG)의 확산을 자극할 수도 있습니다14. 특히 파지, 플라스미드, 트랜스포존을 포함한 이동 유전 요소(MGE)가 이러한 확산을 중재합니다15. 특히 플라스미드는 환경에 빠르게 전파되며 유전자 전달 수단으로서 미생물의 진화와 적응에 중요한 역할을 합니다16.