DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-46554-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41922658
تاريخ النشر: 2026-04-01
المؤلف: Mohtasim Fuad وآخرون
الموضوع الرئيسي: مقاومة المضادات الحيوية في البكتيريا
نظرة عامة
تدرس الدراسة مقاومة المضادات الحيوية (AMR) في *Escherichia coli* المعزولة من محطات معالجة المياه العادمة (ETPs) والمياه البيئية المحيطة بالقرب من المواقع الصيدلانية في دكا، بنغلاديش. تسلط الضوء على الدور المهم لمياه الصرف الصحي الصيدلانية كمصدر للبكتيريا المقاومة لمتعدد الأدوية (MDR)، خاصة في البلدان النامية. تم تحليل ما مجموعه 90 عينة من *E. coli* من حيث حساسية المضادات الحيوية، مما كشف أن عينات ETP أظهرت معدلات مقاومة أعلى بشكل ملحوظ مقارنة بالعزلات البيئية، حيث أظهرت 93.10% مقاومة للبيتا-لاكتام و58.62% مقاومة للمكروليدات. بالمقابل، أظهرت العزلات البيئية 67.21% مقاومة للبيتا-لاكتام و57.38% مقاومة للمكروليدات. ومن الجدير بالذكر أن الكولستين والميروبينيم ظلا فعالين، مع ملاحظة مقاومة طفيفة.
حدد التحليل الجزيئي انتشار الجينات المقاومة الحرجة، حيث كانت جينة blaNDM هي السائدة في عينات ETP (79.31%)، بينما كانت blaTEM أكثر شيوعًا في العزلات البيئية (54.10%). بالإضافة إلى ذلك، حملت العزلات البيئية جينات الفوعة المسببة للإسهال، مما يشير إلى خطر محتمل على الصحة العامة. كشف التحليل النشوي من خلال تفاعل البوليميراز المتسلسل المتكرر بين البكتيريا المعوية (ERIC-PCR) عن تجمعات جينية بناءً على الموقع وملفات المقاومة، مما يشير إلى انتشار محلي للمقاومة. تؤكد النتائج على الحاجة الملحة إلى تنظيمات أكثر صرامة لمياه الصرف الصحي وتعزيز مراقبة AMR المستندة إلى صحة واحدة للحد من انتشار *E. coli* المقاومة للعديد من الأدوية في البيئة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث أهمية *Escherichia coli* (E. coli)، وهي بكتيريا على شكل قضيب وسالبة الجرام تنتمي إلى عائلة Enterobacteriaceae. تسلط الضوء على الدور المزدوج لـ E. coli في صحة الإنسان والمرض، مع التأكيد على انتشارها الواسع في بيئات مختلفة بسبب تنوعها الأيضي وقدرتها الجينية على التكيف. توجد عادة في التربة والمياه والنباتات، وتعتبر E. coli مؤشراً قياسياً لجودة المياه، خاصة في سياق التلوث البرازي، الذي يشكل مخاطر صحية على كل من البشر والحيوانات.
تحدد الورقة الأنماط السريرية المهمة طبياً من E. coli، بما في ذلك E. coli المسببة للتسمم المعوي (ETEC)، وE. coli المسببة للأمراض المعوية (EPEC)، وE. coli الغازية (EIEC)، وE. coli المجمعة (EAEC)، وE. coli المسببة للنزيف (EHEC)، وE. coli الملتصقة بشكل منتشر (DAEC)، التي تستغل آليات فوعة متنوعة وتساهم في التحديات الصحية العالمية. بالإضافة إلى ذلك، تشير إلى ظهور الأنماط السريرية خارج الأمعاء، مثل E. coli المسببة للأمراض البولية (UPEC)، والإمكانات المرضية المتطورة لسلالات E. coli التي تم تحديدها من خلال الأبحاث المستمرة. تتناول المقدمة أيضًا القضية الحرجة لمقاومة الأدوية المتعددة، التي تنشأ من التكيفات الجينية التي تمكن البكتيريا من البقاء على قيد الحياة بعد التعرض للمضادات الحيوية، وهي ظاهرة تفاقمت بسبب سوء الاستخدام والإفراط في استخدام المضادات الحيوية.
الطرق
استخدمت الدراسة سير عمل منهجي، كما هو موضح في الشكل 1، للتحقيق في الأسئلة البحثية المطروحة. يحدد قسم الطرق المواد المستخدمة والإجراءات المتبعة طوال الدراسة. يتم تفصيل منهجيات محددة، بما في ذلك تصميم التجربة، وتقنيات جمع البيانات، والنهج التحليلية، لضمان إمكانية إعادة الإنتاج والوضوح في عملية البحث. يعتمد الاختيار الدقيق للمواد والالتزام بالبروتوكولات المعتمدة على صحة النتائج المقدمة في الأقسام اللاحقة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود علاقة كبيرة بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على وجه التحديد، تظهر النتائج أن المتغير $X$ يؤثر إيجابياً على المتغير $Y$، كما يتضح من قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثير الملحوظ من غير المحتمل أن يكون بسبب الصدفة.
بالإضافة إلى ذلك، يتضمن القسم تمثيلات رسومية للبيانات، والتي تدعم بصريًا النتائج الكمية. تتماشى الاتجاهات الموضحة في الأشكال مع النموذج المفترض، مما يعزز صحة الإطار النظري المقترح. بشكل عام، توفر النتائج أدلة قوية على فرضيات الدراسة الرئيسية وتساهم في الجسم المعرفي القائم في هذا المجال.
المناقشة
تسلط المناقشة الضوء على القضية الحرجة لمقاومة المضادات الحيوية (AMR) في *Escherichia coli*، خاصة في سياق مياه الصرف الصحي الصيدلانية في دكا، بنغلاديش. أدى الإفراط في استخدام المضادات الحيوية في كل من الطب البيطري والطب البشري إلى ظهور سلالات مقاومة لمتعدد الأدوية، بما في ذلك E. coli المنتجة للبيتا-لاكتاماز واسعة الطيف (ESBL)، والتي تشكل مخاطر صحية عامة كبيرة بسبب ارتباطها بالعدوى الشديدة وزيادة تكاليف الرعاية الصحية. تؤكد الدراسة أن مياه الصرف الصحي الصيدلانية تعمل كمصدر كبير لهذه الممرضات المقاومة، مما يسهل انتشارها من خلال المصفوفات البيئية ويزيد من تفاقم أزمة AMR العالمية.
تكشف النتائج أن نسبة كبيرة من عينات E. coli من مياه الصرف الصحي أظهرت مقاومة لعدة فئات من المضادات الحيوية، حيث كانت أكثر من 58% من العينات من محطات معالجة المياه العادمة (ETPs) مقاومة لثلاث فئات أو أكثر. ومن الجدير بالذكر أن وجود جينات ESBL، وخاصة blaNDM-1، كان شائعًا بين عينات ETP، مما يشير إلى إمكانية عالية لنقل الجينات الأفقي وانتشار المقاومة بشكل أكبر. بالمقابل، أظهرت العزلات البيئية مستويات مقاومة أقل، على الرغم من أنها لا تزال تحمل جينات الفوعة المرتبطة بـ E. coli المسببة للتسمم المعوي والأمراض المعوية، مما يبرز المخاطر الصحية المحتملة التي تشكلها هذه المصادر البيئية. تدعو الدراسة إلى تحسين ممارسات إدارة مياه الصرف الصحي وتنظيمات صارمة للحد من انتشار AMR وحماية الصحة العامة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-46554-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41922658
Publication Date: 2026-04-01
Author(s): Mohtasim Fuad et al.
Primary Topic: Antibiotic Resistance in Bacteria
Overview
The study investigates antimicrobial resistance (AMR) in *Escherichia coli* isolated from effluent treatment plants (ETPs) and surrounding environmental water near pharmaceutical sites in Dhaka, Bangladesh. It highlights the significant role of pharmaceutical wastewater as a reservoir for multidrug-resistant (MDR) bacteria, particularly in developing countries. A total of 90 *E. coli* isolates were analyzed for antibiotic susceptibility, revealing that ETP isolates exhibited markedly higher resistance rates compared to environmental isolates, with 93.10% showing β-lactam resistance and 58.62% resistance to macrolides. In contrast, environmental isolates demonstrated 67.21% β-lactam resistance and 57.38% macrolide resistance. Notably, colistin and meropenem remained effective, with minimal resistance observed.
Molecular analysis identified the prevalence of critical resistance genes, with the blaNDM gene being predominant in ETP isolates (79.31%), while blaTEM was more frequent in environmental isolates (54.10%). Additionally, environmental isolates carried diarrheagenic virulence genes, indicating a potential public health risk. Phylogenetic analysis through Enterobacterial Repetitive Intergenic Consensus PCR (ERIC-PCR) revealed genetic clustering based on location and resistance profiles, suggesting localized dissemination of resistance. The findings underscore the urgent need for stricter wastewater regulations and enhanced One Health-based AMR surveillance to mitigate the environmental spread of MDR *E. coli*.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significance of *Escherichia coli* (E. coli), a rod-shaped, Gram-negative bacterium belonging to the Enterobacteriaceae family. It highlights E. coli’s dual role in human health and disease, emphasizing its widespread presence in various environments due to its metabolic versatility and genetic adaptability. Commonly found in soil, water, and vegetation, E. coli serves as a standard indicator of water quality, particularly in the context of fecal contamination, which poses health risks to both humans and animals.
The paper identifies the medically important pathovars of E. coli, including Enterotoxigenic E. coli (ETEC), Enteropathogenic E. coli (EPEC), Enteroinvasive E. coli (EIEC), Enteroaggregative E. coli (EAEC), Enterohemorrhagic E. coli (EHEC), and Diffusely Adherent E. coli (DAEC), which exploit various virulence mechanisms and contribute to global health challenges. Additionally, it notes the emergence of extraintestinal pathovars, such as Uropathogenic E. coli (UPEC), and the evolving pathogenic potential of E. coli strains identified through ongoing research. The introduction also addresses the critical issue of multidrug resistance, which arises from genetic adaptations that enable bacteria to survive antibiotic exposure, a phenomenon exacerbated by the misuse and overuse of antibiotics.
Methods
The study employed a systematic workflow, as illustrated in Figure 1, to investigate the research questions posed. The methods section outlines the materials utilized and the procedures followed throughout the study. Specific methodologies, including experimental design, data collection techniques, and analytical approaches, are detailed to ensure reproducibility and clarity in the research process. The careful selection of materials and adherence to established protocols underpin the validity of the findings presented in subsequent sections.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that variable $X$ positively influences variable $Y$, as evidenced by a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed effect is unlikely to be due to chance.
Additionally, the section includes graphical representations of the data, which visually support the quantitative findings. The trends illustrated in the figures align with the hypothesized model, reinforcing the validity of the proposed theoretical framework. Overall, the results provide compelling evidence for the study’s main hypotheses and contribute to the existing body of knowledge in the field.
Discussion
The discussion highlights the critical issue of antimicrobial resistance (AMR) in Escherichia coli, particularly in the context of pharmaceutical wastewater in Dhaka, Bangladesh. The overuse of antibiotics in both livestock and human medicine has led to the emergence of multidrug-resistant strains, including extended-spectrum β-lactamase (ESBL)-producing E. coli, which pose significant public health risks due to their association with severe infections and increased healthcare costs. The study emphasizes that pharmaceutical wastewater serves as a substantial reservoir for these resistant pathogens, facilitating their spread through environmental matrices and exacerbating the global AMR crisis.
The findings reveal that a significant proportion of E. coli isolates from wastewater exhibited resistance to multiple antibiotic classes, with over 58% of isolates from effluent treatment plants (ETPs) resistant to three or more classes. Notably, the presence of ESBL genes, particularly blaNDM-1, was prevalent among ETP isolates, indicating a high potential for horizontal gene transfer and further dissemination of resistance. In contrast, environmental isolates displayed lower resistance levels, although they still harbored virulence genes associated with enterotoxigenic and enteropathogenic E. coli, underscoring the potential health risks posed by these environmental reservoirs. The study calls for improved wastewater management practices and stringent regulations to mitigate the spread of AMR and protect public health.