鉛暴露會催生具抗生素耐藥性的“超級細菌”

超級細菌 圖片來源：pixabay

抗生素耐藥性細菌已在全球范圍內導致越來越多的死亡。根據最新的全球性分析，2019年，有約127萬人因細菌耐藥性而死。顯然，主要原因之一就是我們對抗菌藥物的過度使用，這使得細菌種群進化出了更強的耐藥性。

但抗生素耐藥性還有一個鮮為人知的來源：鉛、汞和銀等重金屬。由于采礦和運輸等人為工業活動，這些金屬隨處可見。根據對環境、動物和最近對人體的研究，這些環境中的細菌已經進化出保護自己免受金屬毒性作用的能力，而這些相同的特性可以幫助它們抵御抗生素。

通常，重金屬對細菌是致命的，因為它們會釋放出破壞細菌正常細胞功能的離子。但是，一些生活在高金屬濃度環境中的細菌已經進化出適應生存的特征，比如能排出有毒金屬離子的細菌分子泵。事實證明，這些分子泵也可以幫助細菌排出抗生素藥物。

抗生素藥品 圖片來源：pixabay

2021年12月，威斯康星大學麥迪遜分校的研究人員報告稱，即使考慮到其他可能導致耐藥性的因素，尿液中鉛含量高的人（尤其是生活在城市地區的人）體內也更有可能含有抗生素耐藥性細菌。他們的研究結果發表在期刊《環境流行病學》（Environmental Epidemiology）上，是最早顯示人體內這種聯系的研究結果之一。該研究將抗生素耐藥性細菌添加到了對沒有太多資金或社會資源的人（通常是少數群體成員）的危害列表中，這些人最有可能生活在鉛污染地區。該研究的作者之一、環境流行病學家Kristen Malecki說：“這確實是一個環境正義問題。”

研究人員分析了參與威斯康星州健康調查的695名成年人的健康數據。取自皮膚、鼻子和口腔的拭子以及唾液和糞便樣本顯示，34%的參與者體內含有抗生素耐藥性細菌，如革蘭氏陰性耐藥菌或抗萬古霉素腸球菌。一些人體內還含有耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（methicillin-resistant Staphylococcus aureus，簡稱MRSA）。在尿液中鉛含量高的參與者中，超過50%的人檢測呈陽性。對于居住在城市的人來說，鉛與耐藥細菌之間的這種聯系最為明顯，如果他們的尿液中含有高水平的鉛，他們的檢測呈陽性的可能性幾乎是正常人的三倍。

非白人城市居民的檢測陽性率也比白人城市居民高76%。Malecki說，這可能是因為有色人種面臨著經濟和社會障礙，使得他們多居住在含鉛油漆、管道和其他暴露源的老建筑中。

鉛污染警告 圖片來源：原文

約翰霍普金斯大學彭博公共衛生學院環境健康與工程教授Meghan Davis表示，重金屬與抗生素耐藥細菌之間的聯系仍然是一個相對較新的研究領域，要弄清它們在人體內的作用，需要對參與者進行更長時間的研究。盡管如此，這些結果仍有助于科學家了解抗性基因的來源，并使他們能夠開發出有針對性的解決方案，以阻止這些基因的出現和傳播。

除了鉛之外，其他金屬也與耐藥微生物的出現有關。佛羅里達農工大學的科學家最近進行了一項研究，他們對南卡羅來納州的一個前核材料試驗場進行了檢測，發現該試驗場土壤中仍含有一定量的鈾和汞。該地還含有一種細菌菌株，其對70%的測試抗生素顯示出抗性。

所有這些重金屬都造成了一個更廣泛的威脅：全球范圍的抗生素耐藥性。編碼耐藥性的細菌DNA序列通常位于可移動基因元件上，這些基因很容易在不同類型的細菌中傳播。英國埃克塞特大學的微生物學家Michiel Vos說，通過這種方式，不感染人體的細菌中的抗性基因可以迅速傳播到能感染人體的細菌中。

馬凱特大學環境工程師Patrick McNamara表示，重金屬對全球抗性基因庫的貢獻程度尚不清楚，因為很難追蹤到任意特定抗性基因的起源。基本上，這些抗性基因無處不在。但考慮到它們的傳播范圍，我們普遍的想法是它們“越少越好”。

目前，McNamara和他的同事正在研究通過鉛管道輸送的飲用水的抗生素耐藥性。這些管道中缺乏緩蝕劑，導致了2014年開始的密歇根州弗林特市的鉛污染水危機。據疾病控制和預防中心稱，管道是最常見的鉛暴露源。通過更好地了解不同緩蝕劑對抗生素耐藥性的影響，他和他的團隊致力于最大限度地減少鉛暴露和耐藥細菌的增殖。

Vos說，重金屬與抗生素耐藥性之間的聯系說明了了解全球健康的重要性，“你不能僅僅把人類健康、動物健康或環境視為單獨的東西，一切都是相互聯系的。”

撰文：Allison Parshall，科學記者、多媒體編輯和播客主持人。

翻譯：彭容

審校：曾小歡

引進來源：科學美國人

標簽： 抗性基因 研究人員 研究結果