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北京某地大气PM2.5中细菌及抗性基因分布和影响因素研究

PM2.5,细菌,抗性基因,环境因素,二代宏基因组测序

耐药菌和抗性基因（Antibiotic resistance genes，ARGs）的环境传播已成为全球性的公共卫生问题，对生态环境及人类健康造成了严重威胁。大气细颗粒物（Particulate Matter 2.5， PM_2.5）作为一个潜在储藏库，是细菌耐药性环境传播和人体呼吸暴露的重要环节。因此，亟需对大气PM_2.5中细菌及其抗性基因进行系统深入的研究，解析环境因素在PM_2.5中耐药菌和耐药基因传播链条中的角色和风险，进一步预防和控制耐药性传播。本研究采集北京某地2022年10月至2023年4月的大气PM_2.5滤膜样本，基于二代宏基因组测序分析PM_2.5中细菌及抗性基因的分布特征和变化趋势，并评估环境因素（气象因素、气态污染物及抗生素）对细菌和抗性基因的影响，筛选其关键影响因素。结果显示：（1）大气PM_2.5中优势菌门为放线菌门、变形菌门和厚壁菌门， 重污染天时拟杆菌门上升为第三位优势菌门，且酸杆菌门和红杆菌属相对丰度明显增高，提示其可能是污染天的指示菌。（2）共鉴定出53个核心ARGs亚型基因，大部分属于多重耐药基因，共检测到39种临床相关的 ARGs亚型基因，大部分属于β-内酰胺类耐药基因，其中CARB-16、OXA-347和TEM-116相对丰度较高，提示临床相关耐药基因已在环境中存在一定流行趋势。（3）网络共现分析显示大部分致病菌与核心ARGs存在关联。基于随机森林模型发现AQI、PM10、温度和PM_2.5是细菌香农指数主要影响因素；相对湿度、温度和O₃对是ARGs丰度主要影响因素，其次是CO、AQI、PM_2.5、PM₁₀、四环素类、磺胺类和喹诺酮类抗生素（P<0.05）。研究结果为阐明大气细菌和抗性基因在环境中的暴露水平及其健康风险研究提供数据支持，为进一步预防和控制空气耐药性传播提供理论依据。