文摘
排泄物污染的饮用水是一个主要的健康问题占腹泻主要是在许多情况下,婴儿和外国人。这个污染是一个复杂的相互作用的许多参数。抗生素耐药性细菌分离株之间的复杂问题。这项研究是为了确定排泄物污染的饮用水Diarrheagenic抗生素耐药大肠杆菌在Zagazig城和跟踪污染等原因,三百饮用水样品被追究大肠杆菌的存在。的位置大肠杆菌正样本调查与人口密度、水源和类型的水管。十六岁大肠杆菌菌株被孤立。抗生素敏感性和完成产肠毒素的致肠病的,肠毒素毒性基因PCR进行调查。排泄物污染的概率与高人口密度,增加距离Zagazig水生植物,和石棉水泥水管。至少一个阻力抗菌药物被发现在所有的隔离。毒力基因检测率为26.27%,13.13%,20%,6.67%,33.33%,LT, ST, stx1, stx2,分别基因和实验性自身免疫性脑脊髓炎。这个相对高频的排泄物污染指向高患腹泻的风险在低社会经济群体特别是抗生素耐药12月旧时尚分销系统。
1。介绍
水源性疾病是一个重要的公共卫生问题,和许多来自接触人类排泄物污染的水(1]。每年,超过800000名5岁以下的儿童死于腹泻,主要在发展中国家,占11%的5岁以下儿童死亡年(2]。
有超过100个不同类型的细菌,原生动物,病毒可以通过受污染的水传播许多疫情已被报道。DiarrheagenicE。杆菌(DEC)是最常见的腹泻病原微生物从水的来源。他们分类根据毒性因素和其他产肠毒素的表型性状E。杆菌(ETEC),致肠病的E。杆菌(EPEC),维罗志贺毒素/产毒E。杆菌(VTEC / STEC)或肠出血E。杆菌(肠出血性大肠杆菌),enteroinvasiveE。杆菌(EIEC)、弥漫性附着E。杆菌(DAEC)和enteroaggregativeE。杆菌(EAEC)。都是流行在本质上所有发展中国家(3]。
类似于许多其他腹泻疾病,摄入受污染的食物和水会导致腹泻,由于12月(4,5]。每当饮用水和卫生设施不良发现不足,12月代表腹泻疾病的主要原因。不同来源的水域,包括饮用水、河流、游泳池、地表水,湖泊被发现港口这些生物体(6),可能会传播而饮用、沐浴,和/或使用水来准备食物(7]。六个已知Diarrheagenic之一大肠杆菌ETEC,较高的肠出血性大肠杆菌和EPEC是最重要的,对发展中国家的影响(8]。
ETEC是可以产生热不稳定和/或热稳定肠毒素除了殖民因素,使生物在小肠,使腹泻。肠毒素和殖民因素Diarrheagenic ETEC有别于其他类别E。杆菌(7]。EPEC称为儿童腹泻的主要原因不到2岁的特别是在发展中国家。它可以被定义为intimin(编码运算单元基因)包含E。杆菌细菌有能力形成了独特的组织病理学附件和消除(A / E)对肠道细胞病变但不拥有stx基因。
志贺产毒/肠出血E。杆菌(STEC /肠出血性大肠杆菌感染)或维罗产毒E。杆菌(VTEC)承认1983年是引起出血性结肠炎(HC)最近的一次大爆发中确定德国(9,10]。
根据世卫组织提供的水质标准,的数量E。杆菌或耐热的细菌应该是零在一个饮水100毫升的样品(11]。然而,一些标准允许十大肠杆菌群的存在/ 100毫升饮用水(12]。大肠杆菌的存在在一个分销系统是一个多方面的交互的物理、化学、加工、制造方面(13]。距离治疗的地方(14,15)、类型、泄漏和优惠的水管系统(16,17],季节性变化[18),和其他环境因素19)进行调查,许多被证明对饮用水排泄物污染产生影响。
监控水处理和消毒程序,总细菌或异养板数量是有用的。此外,它可以用来验证分销系统的完整性,清洁,和生物膜的存在18]。
Zagazig城市(图1)是Sharkia省的首府,位于东北100公里在埃及开罗和最大的一个城市的人口。这个城市是由来自不同来源的饮用水包括地表和地下水。旧的供水和污水处理系统除了可怜的卫生设施在社区像Zagazig频繁。这可能使粪便细菌表面的扩散和饮用水,因此导致腹泻暴发在这样的社区。
此外,粪大肠菌群窝藏抗性基因污染饮用水水质问题的国家范围和重要性。E。杆菌可以被看作是一个重要的工具抗性基因的传播由于其许多这样的环境中与转移的高危环境人类病原体(20.]。
这项工作的目标是确定患病率和排泄物污染的原因Zagazig城市的饮用水,确定抗生素耐药性的孤立E。杆菌并认识到存在一些DiarrheagenicE。杆菌在这些隔离(DEC)毒力基因。
2。材料和方法
Zagazig城市分为政府区(图32)。共有300个饮用水样品收集在2011年从不同的网站中随机选择之前提到的地区,每个地区的人口。此外,从主水生植物和地下井水样收集在这个城市之前进入分配系统。
地图区、水源、人口密度、和配水系统的不同区域网络在城市地理信息系统提供的数据显示了Zagazig饮用水和卫生设施公司的城市。
的自来水样本无菌收集和检查粪便污染E。杆菌所描述的Ram et al。21]。膜过滤技术用于一百(mL)卷从每个站点。每个无菌滤膜切成四块,转移到25毫升MacConkey肉汤,孵化24小时。亚文化是伊红美蓝(EMB)琼脂。假定E。杆菌殖民地与蓝色黑色金属光泽EMB选择和确认E。杆菌使用常规生化检测。
2.1。抗菌药物敏感性测定
孤立的E。杆菌测试对8抗生素从六类:β-lactams(氨苄青霉素,10μg /盘);氨基糖甙类(阿米卡星、10μg /盘;庆大霉素、10μg /盘);头孢菌素(头孢噻肟,30岁μg /盘);氟喹诺酮类原料药(环丙沙星,5μg /盘;诺氟沙星、10μg /盘);phenicols(氯霉素、30μg /盘);和四环素(四环素、30μg /盘)。这些测试后使用琼脂扩散法进行临床和实验室标准协会断点(22]。
2.2。毒力基因检测
测定毒性基因的基因组DNAE。杆菌使用G-spin分离提取基因组DNA提取工具包(细菌)(生物技术基因内区)制造商的协议。从隔离细菌总DNA被沸腾准备PCR技术如前所述的赵et al。23]。ETEC的毒力基因、EPEC和肠出血性大肠杆菌筛选使用Ram et al。(描述的引物24]。PCR引物序列,其相关基因的目标,和预期放大产品尺寸如表所示1。
马克西姆扩增PCR预混料装备(i-Taq)(生物技术基因内区)使用。一个典型的20μL PCR反应测定混合物是通过增加0.4μ从每个引物,4μL模板DNA Taq预混料管包含2.5个单位的DNA聚合酶,1 x反应缓冲每个核苷酸的2.5毫米,和1 x凝胶加载染料。添加蒸馏水将最后一卷到20μl
PCR扩增Biometra热循环执行T3000 (Biometra、Westburg BV、荷兰)。使用特定的引物,用于PCR扩增stx1基因组DNA,基因,stx2,实验性自身免疫性脑脊髓炎总DNA用于LT1和某基因与以下循环条件(stx1: 94°C min, 48°C 1分钟和72°C 1分钟;stx2: 94°C 1分钟,45°C 1分钟和72°C 1分钟;运算单元:94°C 1分钟,44°C 1分钟和72°C 1分钟;LT1: 94°C 1分钟,42°C 1分钟和72°C 1分钟;死神:94°C 1分钟,49°C 1分钟,72°C 1分钟)。PCR产品可视化和分析使用紫外光照下琼脂糖凝胶电泳。
统计分析是通过使用SPSS(20.0版)。用卡方检验进行组间比较。值< 0.05被认为是具有统计学意义。
3所示。结果
在目前的研究中,共有90个公共供水Zagazig样本1区,第二区,从120和90年从第三区,除了水样在进入分配系统。建议所有水样分析和亚文化MacConkey肉汤和隔离的大肠杆菌和循证E。杆菌。
大肠杆菌总数是零在所有水样加入之前收集来自所有来源分配系统。
在1区,20(22.2%)水样本被发现被大肠杆菌杆菌污染。在这九个(10.0%)被发现港口E。杆菌。在第二区,16(13.3%)水样被发现被大肠杆菌污染。这七个(5.83%)被发现的港口E。杆菌。在3区,没有获得任何大肠杆菌群。
的百分比noncoliform隔离在第三选区范围从6.66%到18.3%在第二区(表2)。
有一个总大肠杆菌(发生率的增加),E。杆菌()隔离在春月(表3月峰值3)。
通过研究城市人口密度的地图,发现11 (68.75%)E。杆菌被隔绝的地区人口密度最高。只有3样品(18.75%)隔绝的地区中间密度和2个样品(12.5%)从较低的人口密度(图2)。
观察到所有隔离远离主要水生植物在西部地区Zagazig(图3)。
配水外围系统的主要类型在Zagazig聚氯乙烯塑料(PVC)类型和石棉水泥类型。它可以通过这张地图,发现10阳性样本E。杆菌石棉水泥类型的面积。两个样品在PVC管的面积。四个样本地区的秋天nonclarified类型的管道(图4)。
在这项研究中10/16(62.5%)的E。杆菌表现出抗三个或更多抗菌药物。
E。杆菌隔离显示高耐头孢噻肟和四环素(62.5%),其次是氨苄西林(50%)。与氯霉素敏感性降低观察(37.5%),其次是庆大霉素(25%)、诺氟沙星(12.5%)和头孢噻肟(12.5%)。最高灵敏度被发现与阿米卡星(75%)、庆大霉素(75%),和诺氟沙星(75%),其次是环丙沙星(62.5%)。
至于毒性基因PCR检测,八个分离株(50.0%)被发现港口至少有一个毒力基因。四个隔离(LT)基因;2人携带(ST)基因。三个E。杆菌隔离被发现(stx1);其中一个携带(stx2)基因。五个隔离一个基因进行实验性自身免疫性脑脊髓炎(表4)。
4所示。讨论
在全球范围内,8亿人无法获得改进水源附近,大约有25亿人不能获得满意的卫生(25]。水性腹泻疾病的暴发仍有严重的健康威胁。
更好的了解流行、生态和分销的排泄物污染饮用水源可以发展战略的一个重要开始减少相关的公共卫生风险。
Zagazig城市是Sharkia省的首府和最大的城市之一在埃及人口与人口密度超过60000 500000点附近inh. /公里2在它的许多地区。
这个城市有两个来源的饮用水、地表水和地下水的。的主要供应饮用水Zagazig自来水厂位于西部地区(3区)。然而,增加城市的人口超过了车站的能力和需要援助的水井。约22地下水井现在工作在城市,负责约50%的城市水需求(图3)。
Zagazig水管的网络是连续的,很难确定哪些区域是由每个好或提供完全的火车站。
总大肠菌患病率在300年的自来水样本城市为12%。其中5.33%的人E。杆菌。这是低于普遍检测到Ozgumus et al。20.)他们发现30%的自来水样本与土耳其北部沿海地区被大肠杆菌污染。这可能是由于更大的研究领域包括农村和农业地区与我们的研究仅限于城市。
在另一项研究在印度,帕特尔et al。26]发现所有饮用水样品超过标准允许的极限。他们解释说这多雨的环境的高患病率的研究领域可以节省温暖潮湿的环境支持微生物生长。
有趣的一点是,一个高度显著差异在总细菌分离株的流行,总大肠菌,E。杆菌这三个地区之间Zagazig被发现(值= 0.001、0.004和0.06,分别地)患病率最少的记录在第三选区。原因发现被跟踪,提出了许多解释。
第一,第三区是一个主要的水生植物是发现,这使得大部分地区在该地区供应主要由处理过的水从工厂减少污染的机会。还在附近的地区主要水生植物终端氯的浓度是最高的;因此E。杆菌这可能污染水是不能存活的或亚致死的受伤,不得被选择性的媒体文化;然而他们新陈代谢活跃27]。
第二,污染的患病率最高的1区是最远离主要植物水站如(图所示3)。此外,这个地区是人口密度最高的区域,使得个人分享的服务包括安全供水和污水处理是少的,因此降低了这些服务(图的质量2)。
类似的发现是注意到在一个埃及Abu-Elyazeed和他的同事们的研究,的发生率E。杆菌腹泻增加家庭拥挤和减少卫生厕所的存在(28]。
Cheesbrough记录,服务人口越大,分配系统的时间越长,因此污染的风险就越大29日]。
第三,城市有两个主要类型的水管(图4):石棉水泥管道和聚氯乙烯塑料(PVC)类型。石棉水泥类型的一个用于30多年但现在被替换为PVC为其健康风险。这是发现的大部分E。杆菌隔离从网站,发现石棉水泥类型是最普遍的。这可以解释为2012年的一项研究,表明PVC水管折断率低于铸铁、球墨铸铁、钢、石棉水泥、混凝土(16]。同时,石棉水泥类型的寿命超过约是在许多城市地区超过什么使它更容易破损和泄漏。周围的环境也可能年龄过早石棉水泥管和泄漏和破裂的速度增加17]。
总细菌隔离30 90,38 120,和6 90年1日,2日,3日区,分别。这可能表明,水从3区有更好的待遇,消毒,比1号和2号配电系统的完整性。
虽然3样本取自每个站点在不同时间中,E。杆菌从这些网站中只有两孤立的两倍。这意味着,污染是一个偶然的事件,是受不同的因素影响13]。缺乏E。杆菌增长重复样本相同的网站上可以归因于背景干扰的存在大量的异养细菌或膜过滤技术的能力(MFT)恢复强调或受伤的大肠杆菌群30.]。
对于季节性,水样被在300年却注意到积极的大肠杆菌群的发病率有显著增加E。杆菌样品与峰值(表3月在春天3)。这也是匹配的研究报道,12月腹泻和无症状的殖民是今年最常见的温暖时期28,31日,32]。
也报道,12月污染流行全年有两个高峰,一个春天在秋天,另一个月(33,34]。随着温度上升,当冬季立春后,细菌生长增加,这仍在夏季35]。这样的季节性可以由大气温度和延长其他生态因子。
然而,在这项研究的连续性高发病率在夏季没有观察到。这可能是由于夏季气候相对干燥的nonrainy的本质研究的位置与其他地区发现的研究已经在这个赛季潮湿多雨的气候。
抗菌药物使用率的提高在农业和畜牧业,在它的使用在医学治疗,导致选择性压力环境细菌(36]。因此抗生素耐药性细菌生长是一个值得关注的问题从水生环境包括饮用水(37- - - - - -40]。
在这项研究中,所有的孤立E。杆菌()对至少一个抗菌剂和10的16个样品(62.5%)显示阻力三个或更多的抗菌药物。这种耐多药菌株发生率接近探测到Ram et al。(24)发现,57.8%的的人E。杆菌从地表水样品耐多药菌株分离。然而,据报道发生率相对较低Toroglu et al。41),发现40%的大肠杆菌群隔绝水样在土耳其耐多药。
几乎相同的耐药模式发现阿卜杜拉(42在埃及。高水平的抗氨苄青霉素也与许多其他的研究一般协议(20.,43,44]。
但是,与我们的结果不同,Ozgumus和他的同事们(20.]发现耐氯霉素检测到低水平(3%),可能造成有限使用这种药物在兽医和人类医学。
一项研究的情况不同Sayah et al。45在红雪松分水岭在密歇根州,美国。在26日的E。杆菌地表水隔绝,所有尝试都是敏感抗生素的除了一个80.6%的分离株耐头孢菌素。
不同国家之间的这种变异耐药模式反映了人类对环境的影响,因为它取决于消费的程度的一个社区中的某些抗生素在人类,动物,或农业。这也应该我们注意nonrationalized使用抗生素的危害威胁我们的时代对细菌无效治疗。
的相对程度E。杆菌毒力基因似乎变化从一个区域到另一个在环境样品,无症状携带者或腹泻的病人。毒力基因被视为完美的目标区分潜在的致病性大肠杆菌隔离(46]。然而,这些隔离导致人类腹泻疾病的能力不可能成为这需要适当的毒性基因组合导致疾病(47]。
在这项研究中LT、圣、stx1 stx2,基因研究和实验性自身免疫性脑脊髓炎孤立E。杆菌菌株。运算单元的基因是最常见(33.33%),其次是LT基因的26.27%;这些包含ST基因的一半。stx1和stx2基因检测率为20.0%和6.66%,分别。
举行了一些研究调查饮用水中这些基因。燕麦饼干等人发现,只有3.9%的隔离是积极的至少一个基因,它是低于我们的研究;基因是最普遍的,然而,实验性自身免疫性脑脊髓炎的这项研究[48]。
在印度,Ram et al。24]发现stx1和stx2基因都存在于33.3%的隔离,一个基因存在于100%的隔离和实验性自身免疫性脑脊髓炎。
在巴西,300年E。杆菌隔离,五个被证实存在stx1和stx2基因,为stx1两个,五只供stx2。然而,这些基因STEC隔离进行实验性自身免疫性脑脊髓炎(49]。
在另一项研究在孟加拉国,16 (7%)E。杆菌隔离家庭供水来源拥有EPEC和ETEC的毒力基因。的11个袒护LT和/或圣、基因(只有5实验性自身免疫性脑脊髓炎50]。
隔离的数量并不足以判断适当这些基因在我们的流行E。杆菌隔离,建议做进一步筛选血清型和其他毒性基因可能的致病性上添加更多的数据E。杆菌环境隔绝,动物,和人类来源包括城市的农村地区。
从这个研究可以得出结论,传播文化的抗生素合理化是一个紧急的需求。人口过剩和贫民窟的问题仍然是一个棘手的问题,这反映在所有生活方面在贫穷的发展中国家。另一个解决方案来减少排泄物污染的速率,因此腹泻等这样的社区更新旧的水管在城市或建筑另一个水生植物在东部城市应该调查。
相互竞争的利益
作者没有利益冲突声明。
确认
这项工作是由Zagazig大学学术研究支持项目(第四阶段),也是部分Zagazig科学和医学研究实验室的支持。作者的升值也应该去默罕默德·赛义德先生,地理研究、教师的文学,Benha大学和博士Rania Fouad Zonfoly,住院医师,卫生和人口,Sharkia省,极大的帮助。