近日，我校环境科学与工程学院张帅博士以第一作者身份在国际微生物生态学顶级期刊《The ISME Journal》（IF：9.18）上发表题为“Chlorine disinfection facilitates natural transformation through ROS-mediated oxidative stress”的研究论文。该研究表明饮用水和污水消毒处理中常用的氯胺和液氯消毒剂均能显著促进细菌游离型抗生素耐药基因的水平传播。这一发现提醒我们，需要足够重视氯消毒剂加速抗生素耐药性传播而导致的公共卫生风险。
微生物抗生素耐药性的发展和传播已对全球公共卫生构成严重威胁。全球范围内，由抗生素抗性细菌（ARB）及抗性基因（ARGs）引起的感染目前每年导致70多万人死亡。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 mg/L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消毒剂成分激增，可能会加速环境中微生物抗生素抗药性的传播。
本研究构建了水消毒引起游离型ARGs传水平播示意图（图1）。具体机理包括两个部分，机理一是消毒剂同时作用于游离型ARGs和受体菌，加剧了ARGs的转化性能，因为消毒剂会导致受体非抗生素耐药细菌引发氧化应激反应、压力反应及DNA修复反应，打开膜通道，进而提升受体菌的自然转化性能，最终导致游离型ARGs被受体菌摄取。消毒剂上调了受体菌转化性能相关的功能基因（氧化应激反应、膜通透性、ATP、DNA损伤等）的表达。机理二是消毒剂对游离型ARGs单独处理，可导致游离型ARGs的碎片化及减少ARGs的含量，进而降低游离型ARGs的转化性能，但消毒时间较短的条件下并不能完全阻断ARGs的传播。
此研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省大气环境与装备技术协同创新中心和江苏省大气环境与污染控制高技术重点实验室等多个项目资助。参与该研究的作者还包括昆士兰大学水管理高等研究中心副主任郭建华副教授（通讯作者）及其团队成员和南京师范大学宋海亮教授。
图1 氯消毒剂对pWH1266质粒的水平传播调控机制