مطالعه شاخص مقاومت به آنتی‌بیوتیک در باکتری‌های هتروتروف و کلی‌فرم آب و رسوب رودخانه گوهررود

آب و خاک

مقاله 7، دوره 36، شماره 6 - شماره پیاپی 86، بهمن و اسفند 1401، صفحه 743-759   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2022.72320.1088

نویسندگان

فاطمه صابری نیا¹؛ محمدباقر فرهنگی^{* 2}؛ نفیسه یغمائیان مهابادی¹؛ ریحانه شوکتی³؛ نسرین قربان زاده¹

¹گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، ایران

²گروه علوم خاک، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

³گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، ایران

چکیده

استفاده بی­رویه از آنتی­بیوتیک­ها یک نگرانی جهانی است چرا که سبب ایجاد مقاومت آنتی­بیوتیکی در ریزجانداران می­شود. این پژوهش با هدف مطالعه باکتری­های مقاوم به آنتی­بیوتیک در رودخانه گوهررود انجام شد. از آب و رسوب رودخانه گوهررود در سه نقطه در طول رودخانه و در چهار فصل نمونه­برداری شد. مقاومت باکتری­های هتروتروف و کلی­فرم آب و رسوب به ترتیب با کشت روی محیط NA و EMB با و بدون آنتی­بیوتیک بررسی و شاخص مقاومت آنتی­بیوتیکی (ARI) با تقسیم تعداد کلنی­ها روی پتری دارای آنتی­بیوتیک بر پتری کنترل محاسبه شد. از آنتی­بیوتیک­های پرکاربرد سفالکسین، جنتامایسین، داکسی­سایکلین، سیپروفلوکساسین و تری­متوپریم استفاده شد. قطر ناحیه بازدارندگی رشد برای باکتری ایشریشیا کولی به عنوان باکتری شاخص در محیط مولر-هینتون اندازه­گیری شد. روند مقاومت باکتری­های آب و رسوب در برابر آنتی­بیوتیک­ها به صورت سفالکسین > جنتامایسین > سیپروفلوکساسین > داکسی­سایکلین > تری­متوپریم بود. در باکتری­های هتروتروف، ARI با عبور رودخانه از شهر افزایش یافت ولی برای کلی­فرم­ها در وسط شهر بیشتر بود. فصل تابستان بیشترین تاثیر را بر ARI داشت به طوری­که 78/30% هتروتروف­ها و 78/50% کلی­فرم­های آب در تابستان در برابر سیپروفلوکساسین و سفالکسین مقاوم بودند. باکتری ایشریشیا کولی در همه نقاط نمونه­برداری به سفالکسین مقاوم بود. بنابراین، آب رودخانه گوهررود در مسیر عبور از شهر رشت به ویژه در فصل تابستان، به باکتری­های مقاوم به آنتی­بیوتیک آلوده شده و این آلودگی را به پایین­دست منتقل می­کند و برای جلوگیری از ورود آلودگی به زنجیره غذایی، استفاده از آب رودخانه در آبزی­پروری و آبیاری در تابستان باید مدیریت شود.

کلیدواژه‌ها

ایشریشیا کولای؛ سفالکسین؛ رشت؛ ناحیه بازدارندگی

مراجع

1. Akbari, Z., Shaker Khatibi, M., Mosaferi, M., Asl Rahnema Akbari, N., Shiri, Z., & Farshchian, M.R. (2016). Isolation and identification of dominant microorganisms in activated sludge of ABS effluent treatment plant and evaluation of their potential for acrylonitrile biodegradation. Journal of Urmia University of Medical Sciences 27(5): 375-383. (In Persian) URL: http://umj.umsu.ac.ir/article-1-3550-fa.html.
2. Akiyama, T., & Savin, M.C. (2010). Populations of antibiotic-resistant coliform bacteria change rapidly in a wastewater effluent dominated stream. Science of the Total Environment 408: 6192-6201. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2010.08.055.
3. Anderl, J.N., Franklin, M.J., & Stewart, P.S. (2000). Role of antibiotic penetration limitation in Klebsiella pneumoniae biofilm resistance to ampicillin and ciprofloxacin. Antimicrobial Agents Chemotherapy 52: 3648-3663. https://doi.org/10.1128/AAC.44.7.1818-1824.2000.
4. Bagherzadeh, A., Pirouz, B., & Sabet, A. (2018). Urban, industrial and agricultural pollutant sources on the water quality of Goharrood river in Rasht city-Gilan province, 8^th International Engineering Engineering Seminar, Ahvaz. (In Persian).
5. Bockstael, K., & Van Aerschot, A. (2009). Antimicrobial resistance in bacteria. Central European Journal of Medicine 4(2): 141-155. http://doi.org/10.2478/s11536-008-0088-9.
6. Bonyadian, M., Moshtaghi, H., & Behroozi, P. (2017). Occurrence of verotoxigenic coli in cow feces and antimicrobial resistance of the isolates in cattle farms in Shahrekord area. Biological Journal of Microorganism 6(21): 75-84. (In Persian)
7. Calero-Caceres, W., Mendez, J., Martín-Díaz, J., & Muniesa, M. (2017). The occurrence of antibiotic resistance genes in a Mediterranean river and their persistence in theriverbed sediment. Environmental Pollution 223: 384- https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.01.035.
8. Cheng, G., Dai, M., Ahmed, S., Hao, H., Wang, X., & Yuan, Z. (2016). Antimicrobial drugs in fighting against antimicrobial resistance. Frontiers in Microbiology 7: 470. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.00470.
9. CLSI, Clinical & Laboratory Standards Institute. (2014). Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing, Twenty-Fourth Informational Supplement. M100-S24. 230 p.
10. Danner, M.C., Robertson, A., Behrends, V., & Reiss, J. (2019). Antibiotic pollution in surface fresh waters: occurrence and effects. Science of the Total Environment 664: 793-804. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.01.406.
11. Davin-Regli, A., Bolla, J.M., James, CE., Lavigne, J.P., Chevalier, J., Garnotel, E., & Molitor, A. (2008). Membrane permeability and regulation of drug “influx and efflux” in enterobacterial pathogens. Current Drug Targets 9(9): 750-759.
12. Diwan, V., Hanna, N., Purohit, M., Chandran, S., Riggi, E., Parashar, V., Tamhankar, A.J., & Stålsby Lundborg, C. (2018). Seasonal variations in water-quality, antibiotic residues, resistant bacteria and antibiotic resistance genes of Escherichia coli isolates from water and sediments of the Kshipra River in Central India. International Journal of Environmental Research and Public Health 15(6): 1281. https://doi.org/10.3390/ijerph15061281.
13. Emad,E., & Chaudhuri, M. (2011). The feasibility of using combined tioz photoeatalysis-SBR process for Antibiotic wastewater treatment. Desalination 272: 218-224. https://doi.org/10.1016/j.desal.2011.01.020.
14. Farhangi, M., Ghorbanzadeh, N., Amini, M., & Ghovvati, S. (2021). Investigation of antibiotic resistant coliform bacteria in Zarjoub River. Iranian Journal of Soil and Water Research 52(8): 2061-2076. (In Persian). http://doi.org/10.22059/IJSWR.2021.322755.668946.
15. Fernández, L., & Hancock, R.E.W. (2012). Adaptive and mutational resistance: role of porins and efflux pumps in drug resistance. Clinical Microbiology Reviews 25(4): 661-681.https://doi.org/10.1128/CMR.00043-12.
16. Huttner, A., Harbarth, S., Carlet, J., Cosgrove, S., Goossens, H., Holmes, A., Jarlier, V., Voss, A., & Pittet, D. (2013). Antimicrobial resistance: a global view from the 2013 World Healthcare-Associated Infections Forum. Antimicrobial Resistance and Infection Control 1: 13. http://doi.org/10.1186/2047-2994-2-31.
17. Keen, P.L., & Montforts, M. (2012). Antimicrobial Resistance in the Environment. Hoboken, NJ: Wiley-Blackwe.ll
18. Khameneh, B., Diab, R., Ghazvini, K., & Bazzaz, B.S.F. (2016). Breakthroughs in bacterial resistance mechanisms and the potential ways to combat them. Microbial Pathogenesis 95: 32-42. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2016.02.009.
19. Khatib Haghighi, M., & Ghane, A. (2017). Study of coliform contamination of Havigh River in the west of Guilan Journal of Aquatic Caspian Sea 2(3): 55-66. (In Persian)
20. Khatib Haghighi, S., Faeed, M., Ghane, A., & Malaki Shomali, S. (2017). Study of coliform contamination of Karganrood River in the west of Guilan province. Advanced Aquaculture Sciences Journal 1(2): 87-98. (In Persian)
21. Kulik, N., Trapido, M., Goi, A., Veressinina, Y., & Munter, R. (2008). Combined chemical treatment of pharmaceutical effluents from medical ointment production. Chemosphere 70(8): 1525-1531. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2007.08.026.
22. Madigan, M.T., Bender, K.S., Buckley, D.H., Sattley, W.M., & Stahl, D.A. (2019). Brock Biology of Microorganisms (15^th ed). Harlow Pearson Education Limited.
23. Massey,B., Haggard, B.E., Galloway, J.M., Loftin, K.A., Meyer, M.T., & Green, W.R. (2010). Antibiotic fate and transport in three effluent-dominated Ozark streams. Ecological Engineering 36: 930–8. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2010.04.009.
24. Mirhoseini, S.H., Nikaeen, M., Khanahmad, H., & Hassanzadeh, A. (2016). Occurrence of airborne vancomycin-and gentamicin-resistant bacteria in various hospital wards in Isfahan, Iran. Advanced Biomedical Research 5: 143-148. URL: https://www.advbiores.net/text.asp?2016/5/1/143/187399.
25. Motta, S.S., Cluzel, P., & Aldana, M. (2015). Adaptive resistance in bacteria requires epigenetic inheritance, genetic noise, and cost of efflux pumps. PloS One 10(3): p.e0118464. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0118464.
26. Pegler,, & Healy, B. (2007). In patients allergic to penicillin, consider second and third generation cephalosporins for life threatening infections. BMJ 335(7627): 991-991. http://doi.org/10.1136/bmj.39372.829676.47.
27. Rezaei, P. (2018). Determination of flood catchment area using GIS and HEC-RAS hydraulic model (Case study: Goharrood River in the city of Rasht). Geography and Environmental Hazards 27: 41-56. (In Persian). http://doi.org/10.22067/geo.v0i0.69052.
28. Rieke, E.L., Moorman, T.B., Douglass, E.L., & Soupir, M.L. (2018). Seasonal variation of macrolide resistance gene abundances in the South Fork Iowa River Watershed. Science of the Total Environment 610: 1173- https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.08.116.
29. Safari Sinegani, A.A., Sharifi, Z., &Safari Sinegani, M. (2011). Experimental Methods in Soil Microbiology. (1^st ed), Bu Ali Sina University Press, Hamadan, 457 p. (In Pesian)
30. Safaeian, S., Moghadam, Z., Hosseini, H., & Ismaili, A. (2013). Antibiotic resistance in gram negative bacteria isolated from intestinal organ of Anzali Wetland wild carp. Journal of Environmental Science and Technology 15(4): 65-75. (In Persian)
31. Schmidt, A.S., Bruun, M.S., Dalsgaard, I., Pedersen, K., & Larsen, J.L. (2000). Occurrence of antimicrobial resistance in fish-pathogenic and environmental bacteria associated with four Danish rainbow trout farms. Applied and Environmental Microbiology 66: 4908–15. https://doi.org/10.1128/AEM.66.11.4908-4915.2000.
32. Singh, R., Singh, A.P., Kumar, S., Giri, B.S., & Kim, K.H. (2019). Antibiotic resistance in major rivers in the world: a systematic review on occurrence, emergence, and management strategies. Journal of Cleaner Production 234: 1484-1505. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.06.243.
33. Temmerman, R., Pot, B., Huys, G., & Swings, J. (2003). Identification and antibiotic susceptibility of bacterial isolates from probiotic products. International Journal of Food Microbiology 81(1): 1-10. http://doi.org/10.1016/s0168-1605(02)00162-9.
34. Thiele-Bruhn, S., Seibicke, T., Schulten, H.R., & Leinweber, P. (2004). Sorption of sulfonamide pharmaceutical antibiotics on whole soils and particle-size fractions. Journal of Environmental Quality 33: 1331-42. http://doi.org/10.2134/jeq2004.1331.
35. Tripathi, K., & Sharma, A.K. (2011). Seasonal variation in bacterial contamination of water sources with antibiotic resistant faecal coliforms in relation to pollution. Journal of Applied and Natural Science 3(2): 298-302.https://doi.org/10.31018/jans.v3i2.202.
36. Van Den Bogaard, A.E.J.M., London, N., & Stobberingh, N.N. (2000). Antimicrobial resistance in pig faecal samples from The Netherlands (five abattoirs) and Sweden. Journal of Antimicrobial Chemotherapy 45: 663-671. http://doi.org/10.1093/jac/45.5.663.
37. Wang,, Zhou, S., Han, X., Zhang, L., Ding, S., Li, Y., Zhang, D., & Zarin, K. (2020). Occurrence, distribution, and source track of antibiotics and antibiotic resistance genes in the main rivers of Chongqing city, southwest China. Journal of Hazardous Materials 389: 122110. http://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122110.
38. Watkinson,J., Micalizzi, G.B., Graham, G.M., Bates, J.B., & Constanzo, S.D. (2007). Antibiotic resistant Escherichia coli in wastewaters, surface waters and oysters from an urban riverine system. Applied and Environmental Microbiology 73: 5667–5670. http://doi.org/10.1128/AEM.00763-07.
39. Zhang,, Fu, D., Xu, Y., & Liu, C. (2010). Optimization of parameters on photocatalytic degradation of chloramphenicol using TiO₂ as photocatalyist by response surface methodology. Journal of Environmental Sciences 22(8): 1281-1289. http://doi.org/10.1016/s1001-0742(09)60251-5.