抗生素耐药性问题严重威胁全球公共健康，抗生素抗性基因（ARGs）已成为一类备受关注的新型环境污染物。ARGs在环境中分布广泛，并可在相同种属或不同种属生物间传递，由此易形成多重耐药性致病菌，严重威胁人群健康及生态安全。基因水平转移是ARGs传播的主要途径，其可受环境共存物质调控，进而影响耐药性传播风险。

作为环境中常见污染物，有毒有机物常与ARGs共存于各类环境介质中，并影响ARGs的环境行为与归趋。近年来，关于有毒有机物如何影响ARGs水平转移已成为备受关注的一个研究热点，相关研究取得了一些进展，但尚缺乏有效的梳理与总结。基于此，高彦征教授团队针对接合、转化、转导等不同基因水平转移方式，归纳、总结了有毒有机物对ARGs水平转移的影响及机制（图1），展望了未来主要研究方向（科学通报. 2022, 67: 1-12）。

图1. 有毒有机物影响抗生素抗性基因水平转移的规律及机制

塑料制品的应用给人类生产生活带来诸多便利，但由此也引发了有机污染问题，其中，近年来塑化剂和塑料颗粒污染受到广泛关注。在此背景下，高彦征教授团队剖析了酞酸酯类塑化剂对ARGs水平转移的影响，发现邻苯二甲酸酯（PAEs）显著抑制ARGs水平转移；PAEs诱导携带ARGs的质粒团聚、引起受体细胞膜通透性降低、胞内氧化应激水平升高、ATP转化降低，这是PAEs抑制ARGs水平转移的主要机制（图2）。该结果丰富了人们对环境中PAEs污染分子生态效应的认识和了解（中国科学:化学. 2022, 52: 1852-1862）。

图2. PAEs抑制大肠杆菌感受态细胞转化ARGs的作用机制

针对塑料颗粒如何影响ARGs水平转移问题，发现聚苯乙烯塑料颗粒对ARGs水平转移的影响受其粒径大小及ARGs载体复制能力调控（图3）。纳米级塑料颗粒显著影响ARGs水平转移，而微米级的影响不显著；随暴露浓度提升，纳米塑料颗粒对复制能力较强的载体所携带ARGs的水平转移呈单调性促进作用，而对复制能力较弱的载体呈现先促进后抑制的效应。借助电镜观察、分子动力学模拟等技术手段，发现纳米塑料颗粒与受体细胞脂质双分子层发生结合、并引发其胞内活性氧自由基过量产生，进而导致细胞膜产生纳米孔洞以及通透性增加，这是其促进ARGs水平转移的主要机制；而干扰ARGs载体在受体细胞内的复制过程，则是纳米塑料颗粒抑制ARGs水平转移的主要机制。该研究有助于深化人们对塑料污染背景下细菌耐药性传播的认识。（Environmental Science & Technology. 2022, 56: 14948-14959）。

图3. 纳米塑料颗粒对ARGs水平转移的影响规律及机制

发表论文：

1. 胡小婕,秦超,高彦征. 有机污染物对抗生素抗性基因水平转移的影响及机制. 科学通报. 2022, 67: 1-12. https://www.sciengine.com/CSB/doi/10.1360/TB-2022-0594

2. 秦超,程浩,徐燕星,杨兵,胡小婕,高彦征. 邻苯二甲酸酯对大肠杆菌转化抗生素抗性基因的影响及机制. 中国科学:化学. 2022, 52: 1852-1862. https://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSC-2022-0138

3. Xiaojie Hu, Michael Gatheru Waigi, Bing Yang, Yanzheng Gao. Impact of plastic particles on the horizontal transfer of antibiotic resistance genes to bacterium: dependent on particle sizes and antibiotic resistance gene vector replication capacities. Environmental Science & Technology. 2022, 56: 14948-14959. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c00745?ref=pdf