动物源细菌耐药性的形成、影响、现状及建议

高 铎，李欣南，韩镌竹，郭国贤，孙玉飞，郭玉翠

（辽宁省检验检测认证中心，沈阳 110036）

自抗菌药物被发现发明以来，其在治疗人类疾病中发挥了重要作用，并广泛应用于农牧业生产领域。由此而产生的耐药性问题也日渐严重，其中包括动物源细菌耐药性。动物源细菌耐药性不但影响动物卫生安全，还会影响到人类公共卫生和食品安全。世界各国包括中国在内，正在兽医领域分别通过监测、减量等手段积极应对动物源细菌耐药性问题。本文阐述了动物源细菌耐药性的产生背景和危害影响，总结了世界各国应对细菌耐药性的做法，并从加强兽药残留监管、提升基层兽医队伍能力、加强抗菌药物替代产品研发和鼓励新型抗菌药物研发四个方面提出建议，以期为解决动物源细菌耐药性问题提供参考。

2 抗菌药物的发现、发展、贡献及困境

2.1 抗菌药物时代（抗菌药物发展回顾）

1928 年弗莱明发现青霉素，1932 年第一个商品化合成抗菌药百浪多息由拜耳实验室研发[1]。在这之前，人们对细菌引发的疾病几乎束手无策、无药可救。青霉素发现以后，微生物学、有机化学、生物化学等学科快速发展，分子生物学和其他新技术取得较大进步，抗菌药物陆续被发现和发明出来。根据微生物之间的拮抗作用，金霉素、氯霉素、土霉素、制霉菌素、红霉素、卡那霉素等在10 年间相继被发现，这被称为是淘菌时代。20 世纪60 年代以后，人们从自然界中发现新的抗菌药物的速度变慢，利用合成方法发明半合成抗菌药物及合成抗菌药物开始兴起。1950 年—1980 年，新抗菌药物上市的速度逐年递增，但也迎来了顶峰。1980 年至今，研发中和获批的新抗菌药物数量一直在下降，其中全新结构药物更是极少。世界卫生组织（World health organization，WHO）也对抗菌药物研发不足、耐药性增强带来的危机发出了警告[2-3]。

抗菌药物在医疗、农业和工业等领域大量使用，在防治细菌性疾病方面发挥了重要作用，使得很多疾病得到有效控制和彻底治疗，降低了各种细菌传染病的严重性和死亡率[2,4]。但随着抗菌药物在人类、动物健康领域及农牧业生产领域的广泛应用，耐药细菌也随之产生[5]。

2.2 抗菌药物是一种宝贵的医疗资源

研发生产一种抗菌药物，首先需要该物质有良好的抑菌效果，其次还要对人体有相对的安全性，研发投入大、周期长、风险大。在人类已经发现的4 000多种抗菌药物中，具有医学使用价值的只有100余种[3]。抗菌药物的发展过程伴随着细菌耐药性的发展。抗菌药物研发成功投入临床使用后，有关细菌对其耐药的报道很快就产生了，多数抗菌药物在临床应用15 年开始出现耐药菌，有些甚至仅3年就产生了耐药菌。甲氧西林和头孢他啶出现耐药菌用了2年，四环素用了9年，庆大霉素用了12年，亚胺培南用了13年，红霉素用了15年，万古霉素用了16 年。近一段时间以来，这一现象有越来越快的趋势，利奈唑胺2000 年研发，头孢洛林酯2010年研发，均时隔1年出现了耐药菌，左氧氟沙星1996 年研发，同年出现了耐药菌[6]。细菌耐药性的产生超过了研发和向临床提供新药的速度。青霉素在投入临床前就已经发现了耐药金黄色葡萄球菌[1]。

2.3 抗菌药物的研发意愿和速度均下降的原因

抗菌药物不是能创造长期利润的业务。一是因为抗菌药物起效很快，一般不会长期服用，使用时间短[2]；二是由于医生出于耐药性考虑不会轻易给病人开新药，只有在病人严重感染已产生耐药性的细菌时，才会让病人服用新药，这是保存抗菌药物疗效的方式，但这样导致了新抗菌药物的销量下降[7]。因为抗菌药物研发难度高、成本高而利润却低，制药公司更喜欢研发生产治疗慢性病的药物，比如治疗高血压、糖尿病的药物，病人必须长期甚至终身服药，从而产生巨额销量和利润[7]。一段时间以来，多数制药公司都减少了对抗菌药物研发项目的投入，甚至将抗菌药物研发团队完全撤销[2,7]。兽药行业的制药企业，研发能力和水平均不足，创新意识比较缺乏，产品同质化竞争严重，更缺乏研制新兽药的意愿，仅仅开发一些仿制药，少有新药产生。

3 细菌耐药性形成、机制及影响

3.1 细菌耐药性的形成

在某抗菌药物研发上市之前，细菌可能已经通过突变产生了对该药物的抗性[2]。细菌在接触抗菌药物之前，就已经存在具有耐药性的个体[8]。耐药性的形成过程是每种药物迟早发生的自然生物过程，也是细菌生存的防御机制的形成过程。人类的一些做法、行为和政策加速了这一自然过程[3]。抗菌药物的大量使用特别是不合理使用形成的选择压力有利于耐药菌选择性富集，进一步加剧了耐药性的出现和传播扩散[9]。细菌耐药性分为固有耐药性和获得性耐药性两类[10]。固有耐药性是细菌稳定的遗传特性，由自身染色体DNA 决定，不依赖于抗菌药物的存在；获得性耐药性是在选择压力下经过基因突变或移动耐药因子的转移而获得的一种耐药表型[10]。其中移动耐药因子包括质粒、转座子、整合子、噬菌体和插入序列等[1,10-11]。质粒可通过多种方式介导耐药基因在细菌间传递，导致耐药性问题愈发严重[1]。微生物正以其强大的复制能力显示着它的进化优势[2]。

3.2 细菌耐药机制概述

细菌耐药机制主要有：产生灭活酶、作用靶位突变、形成生物被膜、主动外排机制（外排泵）、改变通透性等[10]。最近的研究指出，环境也是耐药细菌出现和传播的重要原因[12]。

3.3 耐药性的危害和影响

目前，细菌对抗菌药物的耐药性问题已十分严重，正在全球范围内对人类和动物健康构成威胁。2011 年，WHO 呼吁“抗菌药物耐药性，今天不采取行动，明天就无药可用”，人类将进入“后抗菌药物时代”。2016年，联合国大会召开会议并将抗菌药物的耐药性问题视为“最大和最紧迫的全球风险”[3]。

2016年，英国经济学家奥尼尔发表的《全球抗菌药物耐药回顾：报告及建议》中指出，目前耐药性导致每年死亡人数达70 万[13]。其他一些研究报告估算，到2050 年，抗菌药物耐药性每年将造成1 000 万人死亡，全球各国GDP 平均减少2%～3.5%[14]，经济损失达100万亿美元[15]。

医院内感染尤其是耐药菌感染对临床治疗威胁很大，少数存活的耐药菌可以大量繁殖，继而传播自己和耐药基因。普通的小手术可能因耐药菌感染再次成为人类的致命杀手[2,8]，部分耐药菌引发的传染病可能无法快速控制。由于耐药菌的存在，失效减效的抗菌药物却越来越多，抗菌药物用药时间越来越长，使用范围越来越广，总体使用量也在加大。有研究表明，抗菌药物的价格与使用量呈负相关，与疗效呈正相关。很难说清是药物价格的下降导致使用量的上升，还是使用量的上升导致疗效的降低，促使价格下降。因为使用量大，出于成本考虑，用于食品动物生产的抗菌药物一般是价格低廉的药物，有的甚至超剂量使用，导致了动物源细菌耐药性更为复杂和严重。若是考虑人畜共患病的影响，加之不同地区和国家间人群的流动而带来的传染病（耐药菌）全球传播速度加快，形势就更为严峻[1,8]。

3.4 超级细菌的产生及传播

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）[16]、耐万古霉素肠球菌（VRE）[17]、耐碳青霉烯类肠杆菌科细菌（CRE）[18]、多重耐药铜绿假单胞菌（MDR-PA）[19]、耐多药肺炎链球菌（MDRSP）、多重耐药结核分枝杆菌（MDR-TB）以及多重耐药鲍曼不动杆菌（MRAB）等超级细菌的不断出现，不断压缩着人类可使用的抗菌药物的范围，给临床感染性疾病的治疗带来了极大的挑战[20]。

碳青霉烯类药物及黏菌素被视为临床治疗革兰氏阴性菌感染的最后一道防线。然而质粒介导的碳青霉烯类耐药基因以及质粒介导的黏菌素耐药基因（MCR-1）相继被发现[1]，CRE的产酶耐药基因blaKPC、blaIMP、blaVIM、blaOXA 等在人医临床和畜牧养殖中也被广泛研究和报道[21-24]。

最近研究比较多的新德里金属β-内酰胺酶（NDM）基因于2008 年在印度新德里的克雷伯菌中首次发现，命名为blaNDM-1，之后短短几年就检出22 种变异型。2011 年，国内首次从养殖动物体内检出携带NDM的超级细菌[9]。2年后又发现一株携带NDM 的猪源鲍曼不动杆菌[9]。很多报道发现在细菌中同时检出blaNDM基因和MCR-1基因，有的甚至在同一质粒上，但多数位于不同质粒上[9]。

2015 年，MCR-1 首次于我国猪源大肠杆菌中被发现，之后各国相继进行检测筛查，目前在全球多个国家和地区流行，人、畜禽和环境中都有检出。研究证明，MCR-1 可在大肠杆菌之间传播，也可转移到肺炎克雷伯菌、沙门氏菌等其他革兰氏阴性菌中，该质粒介导的耐药性的跨种属传播意味着抗菌药物最后一道防线——多黏菌素遭到威胁。随着MCR-1 的广泛检出，质粒、转座子、插入序列等可移动元件被发现与其转移相关[9,25-26]。由于多黏菌素长期用于动物促生长，MCR-1 的流行促成了原农业部全面停止硫酸黏菌素用于动物促生长[25]。

4 动物源细菌耐药性的产生背景、影响和危害

4.1 抗菌药物在畜禽养殖中发挥重要作用

我国是畜禽养殖、兽用抗菌药物生产和使用大国[1]。在畜牧业生产的现代化、集约化和规模化发展过程中，抗菌药物在预防、治疗、控制各种疾病，降低动物发病率与死亡率，提高饲料利用率，促进动物生长和改进畜禽产品品质等方面都起着无法替代的重要作用[1,27]，特别是20世纪70年代，饲料中添加抗菌药物对促进养殖业的快速发展发挥了重要的推进作用[4]。1946年，在美国首次报道了磺胺类药物及链霉素添加于饲料中有促进雏鸡生长的作用[28]。随后陆续发现四环素、青霉素、金霉素、泰乐菌素等抗菌药物也有促生长、增重、增产、提高饲料利用率的作用[29-31]。1951年，美国食品药品监督管理局（Food and drug administration，FDA）批准将抗菌药物作为饲料添加剂使用[32]。随后欧洲很多国家也出台了类似规定[33]。我国于20 世纪70 年代开始在饲料中添加低剂量的抗菌药物[34]。2001年，原农业部第168号公告《饲料药物添加剂使用规范》进一步明确和规范了饲料添加剂的使用，将饲料药物添加剂分为饲料中长时间添加和混饲给药两种[1]。

根据有关研究报告估算，每生产1 kg牛肉、鸡肉和猪肉分别消耗45、148 mg和172 mg抗菌药物[35]。报道显示，美国抗菌药物在食品动物中的用量约占全部用量的80%，其中52.1%通过饲料用于食品动物的疫病防治和作为促生长使用[4]。中国每年生产的抗菌药物原料大约21万t，其中近一半用于畜牧养殖业[36]。2010年，在食品动物消耗抗菌药物的前五个国家中，中国消耗比例达全球总额的23%，位列世界第一，预计到2030 年，这一比例将增加至 30%[35]。2013 年我国抗菌药物使用约 16.2 万 t，其中52%用于动物[37]。

4.2 动物源细菌耐药性对人类的危害或影响

抗菌药物用于养殖动物促生长可能会产生动物源细菌耐药性问题，所引起的公共卫生安全问题备受关注[1]。耐药性监测结果显示，20 世纪80年代以前我国细菌耐药性很低，到90 年代开始严重，原因可能是70 年代在饲料中大规模添加抗菌药物[4]。因为抗菌药物治疗难度加大以及担心治疗失败，超剂量、超范围使用，低剂量长期使用，不遵守休药期规定等现象时有发生，这些不合理用药现象，一方面进一步造成多重耐药、交叉耐药等严重耐药问题[36]，另一方面也造成了严重的兽药残留。

最后，所有的影响和危害将会集中到人类自己身上。除了通过空气和水进行传播，食源性耐药病原菌还能通过食物链传播给人，甚至将其携带的耐药基因转移给人体病原菌或肠道菌群[1,37-38]，给人体健康造成威胁。兽药残留对食品安全和生态环境造成了很大危害[39-40]。食品动物中残留的兽药，会通过毒性作用、介导形成耐药性、激素样作用、致敏作用，影响人类健康[39]。并且兽药不但能残留在畜禽体内，还会通过动物粪便回田或排污扩散到环境中。某些残留的药物被农作物或植物吸收，沿食物链进一步传给人类[1,41]。兽药残留和动物源细菌耐药性还对农畜产品出口贸易和本国消费造成负面影响。

由于畜禽养殖业已经对抗菌药物产生了极强的依赖性，已经形成了相对固定的生产方式和产业结构，不少人对“禁抗”后对畜牧业的冲击及日后发展形势存在担忧。

4.3 动物源细菌耐药性产生的原因分析

除了众所周知的不合理用药导致的动物源细菌耐药性外，笔者认为，还存在着人-动物-环境三者之间复杂作用而导致的耐药性。

与兽药残留类似，市政污水、工业废水、农业面源污染物以及未回收的医疗废弃物等排放到河流湖泊及土壤中，会使药物、重金属、消毒剂以及其他工业制剂等在水体、土壤和畜禽养殖环境中蓄积，从而对耐药菌及耐药基因的产生、维持与传播形成了选择压力[1,41]，进而导致耐药。

野生动物是耐药菌和耐药基因的重要宿主和潜在载体，环境中残留的药物及耐药菌，可能会导致野生动物耐药，其与周边环境或其他动物的接触，可能会互相传递耐药菌和耐药基因[42-43]。具有迁徙习性的动物如候鸟、野生牛羊、昆虫、鱼类等会将耐药菌和耐药基因传播到更远的地方[1]，虽然人类在压缩着野生动物的活动范围，但不可否认，人类活动及捕食野生动物的不良行为加大了人类与野生动物的接触，加速了彼此携带的已知和未知细菌的交换，包括耐药性和耐药基因的交换。

环境压力、野生动物传播，再加上可移动元件介导的水平转移，使耐药基因可以大范围、跨种属进行传播，还具有某种隐秘性，导致耐药问题更加严峻。

兽药监管的体制问题也是动物源细菌耐药性的重要原因。兽用抗菌药物的使用、监测监管上存在“上重下轻”现象，省级以上资源丰富、力量充足而且认识到位，但基层力量不足、认识欠缺，缺少一定专业水平的兽医、专业技术人员和检测实验室。基层监管环节薄弱间接影响和制约了养殖环节的治理，加上养殖企业和养殖户本身对疾病和抗菌药物认识不足，缺乏必要条件，也不产生直接效益，因此缺少治理的动力。

5 应对耐药性全球性危机的现状

5.1 建立耐药性监测网络（系统）

由于动物源细菌耐药性是全球性问题，某一国家、行业难以单独面对挑战，需秉持命运共同体和“同一健康”（One health）的理念。为了应对动物源细菌耐药性问题，很多国家均开始行动并建立了监测机制、体系和计划，为改善耐药性状况提供了数据支撑。美国、加拿大、欧盟、丹麦等国家建立了覆盖人用药、兽药和食品在内的耐药性监测网络，日本、韩国基本只对人用药或兽药进行耐药性监测[44-45]。同时，一些有影响力的国际组织也开始呼吁和行动[5,27]。我国有两个耐药性监测体系：一个是以医院为主体的卫生部全国耐药性调查网，另一个是以兽药监察系统、高校、科研院所为主体的动物源细菌耐药性监测体系。两个体系分别监测人用药耐药性和兽用药耐药性。

动物源细菌耐药性监测网络组建于2008 年，由6个技术单位组成，2013—2015年，又有4个技术单位加入[45]。2017年，为了加强监测力量，进一步增加了兽药监察系统实验室和部分高校、科研院所，监测单位增至23 家。监测的细菌种类也在不断增加中，早期仅监测沙门氏菌和大肠杆菌，后来增加了金黄色葡萄球菌、肠球菌、弯曲杆菌，2017年，随着高校的参与，进一步增加了魏氏梭菌、伪结核棒状杆菌、副猪嗜血杆菌等[46]的监测。这些监测为了解细菌耐药性现状、指导合理使用抗菌药物、制定政策及检验政策提供了坚实的数据支撑。

5.2 推动抗菌药物减量化行动

为应对细菌耐药性的问题，除了对细菌耐药性进行监测外，各国也开始呼吁或开展各项减抗替抗行动，如减少或停止亚抑菌浓度的预防性用药，控制或禁止抗菌药物作为促生长剂应用[3]。从20 世纪90年代后期开始，联合国粮食及农业组织（Food and agriculture organization，FAO）提出停止或禁止使用抗菌药物作为促生长剂，以及在10 年内淘汰抗菌药物饲料添加剂[4]。王湘如等[47]梳理了欧盟禁用饲药物添加剂的时间线，从1990 年开始，陆续禁止了部分抗菌药物或激素等在食品动物上使用或用于饲料添加。自2008年开始的5年内，日本、韩国、美国陆续开始禁止在饲料中添加抗菌药物[41]。

中国自2015 年开始密集出台兽用抗菌药物治理方面的各项政策措施。就在2015 年，食品动物中禁止使用4种喹诺酮类兽药，出台《全国兽药（抗菌药）综合治理五年行动方案》[48]。2016年，停止硫酸黏菌素用于动物促生长[41]。2017 年，出台《全国遏制动物源细菌耐药行动计划（2017—2020 年）》，提出开展兽用抗菌药物使用减量化示范创建工作[49]。2018 年，发布了《农业农村部办公厅关于开展兽用抗菌药使用减量化行动试点工作的通知》《兽用抗菌药使用减量化行动试点工作方案（2018—2021年）》[50]。2020年，农业农村部第194号公告正式提出在本年度退出除中药外的所有促生长类药物饲料添加剂品种，饲料生产企业停止生产含有促生长类药物饲料添加剂（中药类除外）的商品饲料[51]。

从国际经验看，禁抗初期抗菌药物使用量不会明显下降，但一段时间过后抗菌药物减少的情况会逐渐显现。美国FDA 报告显示，2016 年—2017年，用于食品动物的所有重要抗菌药物的本国内销售和分销减少了33%[52]。

6 结 语

虽然因各种原因导致动物源细菌耐药性成为全球性问题，但是抗菌药物在畜禽养殖上功不可没，短期也不可能产生完全取代其作用的方法或产品。但为应对畜禽养殖行业的“后抗菌药物时代”，笔者提出四方面建议：一是加强农业面源污染治理和兽药残留监管，从源头上减少动物源细菌对抗菌药物的选择压力；二是加强基层兽医队伍建设和能力提升，有效指导兽医临床合理精准使用抗菌药物，避免不必要的减产；三是加强微生态制剂等抗菌药物替代产品的研发、推广、应用和效果评估，保持畜禽产品从产量和产品质量安全，甚至是改善品质；四是继续鼓励和资助新型抗菌药物产品研发，利用大数据、人工智能等新技术开发药物新靶点，为人类提供、储备新的抗菌药物。