“有活性但不可培养”状态抗生素抗性细菌的复苏及其潜在机理

饮用水中“有活性但不可培养”(viable but nonculturable,VBNC)状态抗生素抗性细菌(antibiotic resistance bacteria,ARB)的流行极大地破坏了其水质安全性,严重危害人类健康.复苏是VBNC状态细菌的重要特征,但是目前饮用水环境中VBNC状态ARB的复苏及机理并不明确.本研究通过模拟饮用水管网生物膜复苏环境因子,考察了UV/Cl_(2)联合消毒诱导进入VBNC状态的携带多重耐药质粒(Rp4 plasmid,RP4)以及染色体突变(rpoB mutation,RIF)介导抗性的Escherichia coli K12菌株的复苏潜能和复苏规律.结果表明,通过移除消毒压力、添加可培养细胞上清液以及添加丙酮酸条件下,受试VBNC ARB的复苏比例可以达到3.3%~22.7%.并且,大多数复苏的细胞仍能保留原有抗生素抗性.通过长扩增子结合qPCR技术检测发现,即使是高消毒剂剂量诱导的VBNC RP4细菌中tetA和tnpA基因仍能够较好地维持其完整性,具有发生水平基因转移的风险.但高消毒剂剂量诱导的VBNC RIF则发生回复突变,抗性丢失.相较于染色体突变介导抗性的VBNC ARB,携带抗性质粒的VBNC细菌复苏后将具有更大的健康风险.总体而言,本研究证实了饮用水管网环境中存在VBNC ARB复苏的可能,且复苏细菌仍具有发生水平基因转移的潜能,能够促进细菌抗生素抗性在饮用水中的传播扩散.该研究结果不仅是对VBNC状态细菌,特别是VBNC状态ARB复苏研究的重要补充,同时,进一步加深了对VBNC ARB环境风险的认识,也为抑制或减缓饮用水消毒工艺所诱导的VBNC状态细菌的复苏提供了数据参考.