下水道資源の農業利用による薬剤耐性菌と耐性遺伝子の拡散ポテンシャル評価

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23H01534
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 渡部 徹 山形大学, 農学部, 教授 (10302192)
• 研究分担者: 西山 正晃 山形大学, 農学部, 准教授 (10802928) ; 松山 裕城 山形大学, 農学部, 准教授 (30414692)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: 薬剤耐性菌 / 薬剤耐性遺伝子 / 下水道資源の農業利用 / 飼料作物 / 養豚施設

研究実績の概要

①下水道資源を利用した作物栽培による農地への耐性菌・遺伝子の拡散評価
下水道資源を利用したデントコーン畑における薬剤耐性大腸菌の検出とその特徴付けを行った。汚泥コンポスト（基肥）または消化汚泥脱水分離液（追肥）を施用している処理区において，6～9月にかけて30の土壌試料を採取した。対照区として豚ふん堆肥，化学肥料等を施用した処理区から18試料を採取した。採取した計48試料の大腸菌数を測定した結果，作物の生育初期と収穫後の11試料から48株の大腸菌が検出された。分離された大腸菌株について，18薬剤に対する感受性試験を行った結果，シプロフロキサシン（13.2%），アミカシン（13.2%），アンピシリン（7.5%）に高い耐性を示した。MLSTと系統発生群の分類による起源解析を行った結果，畑ごとに主要なST型と系統群が異なり，下水道資源の施用による農地への大腸菌汚染は確認されなかった．

②下水道資源を用いて栽培された飼料が家畜体内の耐性菌に与える影響評価
肥育後期（月齢5～6 ヶ月）に下水処理水栽培米を給餌された肥育豚（試験区）から分離した大腸菌株の薬剤耐性を，同期間に慣行栽培米を給餌された肥育豚（対照区）と比較した。18 頭の肥育豚から43 株（試験区の8頭から21株，対照区の8頭から22株）の大腸菌株が分離された。分離菌株について薬剤感受性試験を行った結果，24株（試験区の5頭から10株，対照区の7頭から14株）がテトラサイクリン，クロラムフェニコール，アンピシリン，スルファメトキサゾール/トリメトプリム，カナマイシンのいずれかの抗菌薬に耐性を示したが，いずれについても試験区と対照区で耐性率に有意差はなかった。耐性菌株のST 型と保有していた耐性遺伝子は両区で類似しており，肥育後期に下水処理水栽培米を給餌した影響は見られなかった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の予定通りに研究を実施している。

今後の研究の推進方策

薬剤耐性菌（大腸菌を対象）に注目した調査では，下水道資源の施用による農地への影響は見られなかった。今後は，農地に希薄で存在する耐性菌の検出を試みるとともに，菌種によらず耐性遺伝子の農地への拡散について調査する。

研究成果

• [雑誌論文] 抗菌薬使用が少ない肥育牛から単離した大腸菌の薬剤感受性とその発生起源解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 横山律，西山正晃，松山裕城，渡部徹
  • 雑誌名: 土木学会論文集 巻: 79(25) ページ: 23-25044
  • DOI: 10.2208/jscejj.23-25044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recommendations of Key Elements within an Integrated Monitoring Framework of Antimicrobial Resistance for Asian Countries (2023)
  • 著者名/発表者名: Ryo Honda, Manish Kumar, Mardalisa, Rongxuan Wang, Muhammad Adnan Sabar, Tushara Chaminda, Kwanrawee Sirikanchana, Prasert Makkeaw, Sulfikar, Feng Ju, Guangming Jiang, Bing Li, Chart Chiemchaisri, Ryota Gomi, Mohan Amarasiri, Henrietta Venter, Masateru Nishiyama, Toru Watanabe, et al.
  • 雑誌名: Environment Science and Technology Letter 巻: 11(1) ページ: 5-8
  • DOI: 10.1021/acs.estlett.3c00820
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 下水道資源を利用した農地土壌における大腸菌の汚染実態とその薬剤耐性 (2024)
  • 著者名/発表者名: 齋藤静香，Siti Asah Md Ali，Luc Duc Phung，松山裕城，渡部徹，西山正晃
  • 学会等名: 令和５年度土木学会東北支部技術研究発表会
• [学会発表] 下水処理水栽培米を給餌された肥育豚からの大腸菌分離株の薬剤耐性 (2024)
  • 著者名/発表者名: 横山律，西山正晃，松山裕城，渡部徹
  • 学会等名: 第58回日本水環境学会年会
• [学会発表] Antibiotic susceptibility and molecular typing of Escherichia coli isolated from beef cattle administered proper antimicrobials in a livestock farm (2023)
  • 著者名/発表者名: Ritsu Yokoyama, Masateru Nishiyama, Hiroki Matsuyama, Toru Watanabe
  • 学会等名: 16th International Conference on the Challenges in Environmental Science and Engineering (CESE-2023)
  • 国際学会
• [学会発表] Prevalence of antibiotic-resistant Escherichia coli isolated from fatting cattle and dairy cow in a livestock farm, Yamagata, Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Tumurbaatar Khishigtuya, Hiroki Matsuyama, Toru Watanabe, Masateru Nishiyama
  • 学会等名: 16th International Conference on the Challenges in Environmental Science and Engineering (CESE-2023)
  • 国際学会
• [学会発表] 下水処理水栽培米の給餌によるブタの大腸菌の薬剤耐性に対する影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 横山律，西山正晃，松山裕城，渡部徹
  • 学会等名: 日本水処理生物学会第59回大会（山形大会）