我國動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性的研究進(jìn)展及防控策略

孫康泰, 張建民, 蔣大偉, 王小龍, 葛毅強(qiáng), 鄧小明*

(1.中國農(nóng)村技術(shù)開發(fā)中心, 北京 100045; 2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院, 廣州 510642; 3.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)牧醫(yī)工程學(xué)院, 鄭州 450002; 4.西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院, 陜西 楊凌 712100)

我國是世界抗生素生產(chǎn)大國，年生產(chǎn)量21萬t，除3萬t用于出口外，剩下的一半(約9.7萬t)用于動(dòng)物養(yǎng)殖。其中，食品動(dòng)物生產(chǎn)中抗生素消費(fèi)量位居全球第一，占全球總消費(fèi)量的23%，遠(yuǎn)高于美國(13%)和巴西(9%)[1]。抗生素的廣泛使用導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性產(chǎn)生并擴(kuò)散，而動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)被認(rèn)為是其產(chǎn)生的主要源頭之一，可導(dǎo)致耐藥菌和耐藥基因在“動(dòng)物、食品、環(huán)境和人群”這一全鏈條內(nèi)流通，威脅人類健康。因此，基于“同一世界、同一健康(One World, One Health)”理念，開展“全鏈條”框架細(xì)菌耐藥性的形成與控制研究迫在眉睫[2]。近年來，科學(xué)技術(shù)部等部門立項(xiàng)并資助了多個(gè)細(xì)菌耐藥性相關(guān)科研項(xiàng)目，旨在闡明我國細(xì)菌耐藥性現(xiàn)狀，遏制細(xì)菌耐藥性蔓延。在此背景下，我國初步構(gòu)建了動(dòng)物、食品、臨床等多個(gè)平臺(tái)的全國細(xì)菌耐藥性監(jiān)測(cè)體系，闡明了多種重要病原菌特定耐藥表型的產(chǎn)生機(jī)制與傳播規(guī)律，提出了多條針對(duì)耐藥病原菌防控的綜合性策略[3-6]。然而，在我國科學(xué)家不斷取得突破性成果、提升研究水平與國際地位的背后，僅僅揭示了細(xì)菌耐藥性的冰山一角，其形成機(jī)制不清、危害性隱蔽、傳播規(guī)律不明與檢測(cè)、控制技術(shù)不成熟的基本特征并未發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變。這些已取得的研究成果表明，細(xì)菌耐藥性正在發(fā)生新變化，新的耐藥情況不斷出現(xiàn)，防控形勢(shì)更加嚴(yán)峻，相關(guān)研究亟需進(jìn)一步加強(qiáng)。本文針對(duì)我國動(dòng)物源細(xì)菌的耐藥性現(xiàn)狀，從細(xì)菌耐藥性的形成機(jī)制、傳播與進(jìn)化規(guī)律、控制技術(shù)和防控策略四個(gè)方面闡述了取得的重要進(jìn)展，并提出了建議，以期為推動(dòng)我國的耐藥性基礎(chǔ)研究和防控工作。

1 細(xì)菌耐藥性形成機(jī)制

根據(jù)耐藥性監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，國內(nèi)外科學(xué)家也對(duì)其重要耐藥表型的形成機(jī)制進(jìn)行了進(jìn)一步研究，研究重點(diǎn)集中在腸桿菌、葡萄球菌和彎曲桿菌等病原菌對(duì)黏菌素、β-內(nèi)酰胺類、喹諾酮類、氨基糖苷類、四環(huán)素類、噁唑烷酮類等動(dòng)物和人類重要抗菌藥物的耐藥性形成機(jī)制。近年來，我國在這方面取得了突出的進(jìn)展，在國際上首次發(fā)現(xiàn)了多個(gè)新的耐藥基因，尤其是發(fā)現(xiàn)了質(zhì)粒介導(dǎo)的黏菌素耐藥基因mcr-1。這一原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)突破了以往認(rèn)為黏菌素不存在可轉(zhuǎn)移耐藥機(jī)制的觀點(diǎn)，豐富了耐藥性形成理論，從分子機(jī)制上解釋了國內(nèi)畜禽源大腸埃希菌對(duì)黏菌素耐藥性升高的原因[7]。相關(guān)研究結(jié)果引起全球關(guān)注，目前已有50多個(gè)國家檢測(cè)到mcr-1，該文章已被引用2 000多次，引領(lǐng)帶動(dòng)了國際上相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，并直接影響到世界衛(wèi)生組織、歐洲藥品管理局、日本、泰國等對(duì)抗菌藥物管理政策的調(diào)整，促成我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部下發(fā)“停止硫酸黏菌素用于動(dòng)物促生長”的2428號(hào)公告。該公告于2017年生效，顯著降低了國內(nèi)動(dòng)物和醫(yī)學(xué)臨床腸桿菌對(duì)黏菌素類藥物的耐藥水平，為控制細(xì)菌耐藥性發(fā)展、保護(hù)黏菌素這一“最后一道防線”藥物的有效性做出了突出貢獻(xiàn)。

2019年，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)沈建忠院士研究團(tuán)隊(duì)以及華南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉雅紅教授團(tuán)隊(duì)通過各自研究，先后在《自然-微生物學(xué)》報(bào)道了動(dòng)物、食品和臨床中出現(xiàn)的新型可轉(zhuǎn)移的替加環(huán)素高水平耐藥機(jī)制——Tet(X3)和Tet(X4)[8-9]。繼Tet(X3)和Tet(X4)報(bào)道后，我國人醫(yī)臨床和動(dòng)物中又相繼報(bào)道了Tet(X5)和Tet(X6)，表明不同亞型可轉(zhuǎn)移的替加環(huán)素耐藥基因具有大量存在和廣泛傳播的可能[10-11]。該發(fā)現(xiàn)增加了多重耐藥菌“最后一道防線”全面失守的風(fēng)險(xiǎn)。更為嚴(yán)重的是，由于交叉耐藥性的存在，動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)中金霉素和土霉素等四環(huán)素類藥物的廣泛使用可能導(dǎo)致tet(X)基因在動(dòng)物體內(nèi)及養(yǎng)殖環(huán)境中富集與擴(kuò)散，提示應(yīng)全面評(píng)估該類藥物在養(yǎng)殖動(dòng)物中使用的風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)研究為深入闡明動(dòng)物病原菌重要耐藥表型的形成機(jī)制奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)也豐富了細(xì)菌耐藥性形成機(jī)制。

2 細(xì)菌耐藥性的傳播與進(jìn)化規(guī)律

細(xì)菌耐藥性的傳播與進(jìn)化機(jī)制一直是細(xì)菌耐藥研究的核心，也是未來防控耐藥性的基礎(chǔ)。近年來，我國在細(xì)菌耐藥基因的傳播與進(jìn)化規(guī)律研究方面一直處在國際領(lǐng)先地位， 2011年，我國首次系統(tǒng)地報(bào)道了養(yǎng)殖環(huán)境中細(xì)菌耐藥性的傳播規(guī)律，發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖環(huán)境中細(xì)菌耐藥性高于平均水平；2013年,率先報(bào)道人體腸道微生物組內(nèi)耐藥基因與農(nóng)業(yè)大量使用抗生素的關(guān)聯(lián)性，指出養(yǎng)殖業(yè)大量使用抗生素產(chǎn)生的耐藥性傳播到臨床的風(fēng)險(xiǎn)性很高。另一方面，在2009年報(bào)道第一個(gè)攜帶NDM-1的超級(jí)耐藥菌之后，我國業(yè)內(nèi)科學(xué)家在很短的時(shí)間內(nèi)已經(jīng)全面的闡明了我國農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖、環(huán)境和臨床中NDM-1的傳播與進(jìn)化規(guī)律[5, 12-15],為制定相關(guān)防控措施提供了理論依據(jù)。2015年,轟動(dòng)全球的黏菌素耐藥基因mcr-1的發(fā)現(xiàn)將我國細(xì)菌耐藥性研究推向一個(gè)新的臺(tái)階[1]；2016年,通過對(duì)全球細(xì)菌基因組和微生物組大數(shù)據(jù)的分析確認(rèn)了病原細(xì)菌和非病原細(xì)菌之間耐藥基因傳播的網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)可移動(dòng)耐藥基因的傳播規(guī)律做了非常全面的研究[16]；2018年，對(duì)城市污水系統(tǒng)微生物組耐藥性的研究不但在國際上首次揭示了城市污水系統(tǒng)細(xì)菌耐藥基因狀態(tài)，同時(shí)還提供了一個(gè)全新的微生物組耐藥基因的分析方法和策略，充分體現(xiàn)了我國在細(xì)菌耐藥性方面的研究處在國際先進(jìn)水平[17]。

3 細(xì)菌耐藥性控制技術(shù)

對(duì)于耐藥性控制技術(shù)研究而言，我國的科研工作也取得了一些成果。例如在新型藥物研發(fā)方面，針對(duì)耐藥靶標(biāo)，建立新型抗生素研發(fā)的臨床評(píng)估技術(shù)平臺(tái)，開展抗菌活性化合物的篩選與新型抗生素開發(fā)；運(yùn)用計(jì)算機(jī)虛擬篩選等篩選天然或人工合成的新型抗菌增效劑；抗耐藥新型抗生素研發(fā)方面，運(yùn)用天然藥物及分子篩選平臺(tái)，篩選海洋細(xì)菌、植物等含有的天然綠色小分子化合物或特異性抗菌藥物前體，并闡明其抗菌活性與化學(xué)結(jié)構(gòu)，開發(fā)新型抗生素；抗生素的替代物研發(fā)方面，擴(kuò)充中藥單體庫，開發(fā)中藥及其活性單體中抗菌活性物質(zhì)的篩選與評(píng)估；開展基于噬菌體療法的耐藥基因定向消除技術(shù)，擴(kuò)大其普適性并充分評(píng)估噬菌體療法的安全性；研發(fā)基于特異性機(jī)制的耐藥抑制劑；精準(zhǔn)化給藥方案方面，運(yùn)用了PK/PD同步模型及防耐藥突變機(jī)理等制定精準(zhǔn)化用藥方案，提高抗菌藥物的療效，減少抗菌藥物的使用；耐藥菌傳播控制策略方面，闡明人和動(dòng)物獲取耐藥菌的主要途徑和環(huán)節(jié)，尋找關(guān)鍵控制點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)因素，在不同環(huán)節(jié)制定切實(shí)可行的干預(yù)、阻斷、逆轉(zhuǎn)、消減與凈化措施，從源頭上減少耐藥菌的產(chǎn)生和釋放。

4 細(xì)菌耐藥性的防控策略

4.1 細(xì)菌耐藥性監(jiān)測(cè)

細(xì)菌耐藥性問題愈來愈被全球關(guān)注。監(jiān)測(cè)細(xì)菌耐藥性是掌握其發(fā)生發(fā)展動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)，既可指導(dǎo)臨床(包括醫(yī)學(xué)與獸醫(yī))合理選用抗菌藥物，又可促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展，保障人類健康。為此，世界上許多國家和組織都開展了細(xì)菌耐藥性的相關(guān)監(jiān)測(cè)活動(dòng)，歐盟各國、美國、加拿大、日本和我國先后建立了細(xì)菌耐藥性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)動(dòng)物源、食品源、人源病原菌及人獸共患病原菌、共棲指示菌進(jìn)行藥物敏感性檢測(cè)，獲得了全面、系統(tǒng)的耐藥性數(shù)據(jù)，為耐藥性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估奠定了基礎(chǔ)。2019年，Van Boeckel等[18]基于全球發(fā)布的50余份細(xì)菌耐藥性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，表明全球多個(gè)地方的細(xì)菌耐藥性處于中位到高位水平[18]。我國抗菌藥物臨床應(yīng)用和細(xì)菌耐藥性監(jiān)測(cè)體系也日趨成熟。在動(dòng)物養(yǎng)殖方面，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部建立了全國覆蓋22省市的動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，反映了我國動(dòng)物源病原菌的耐藥流行情況，為動(dòng)物源耐藥病原菌危害人類健康的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了豐富的數(shù)據(jù)資料。監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)我國動(dòng)物源病原菌耐藥率遠(yuǎn)高于美國、丹麥等發(fā)達(dá)國家[19]。

4.2 防控策略

面對(duì)日益嚴(yán)重的細(xì)菌耐藥性問題，世界各國與相關(guān)國際組織高度關(guān)注。歐美等發(fā)達(dá)國家在細(xì)菌耐藥性防控方面也逐步建立起了較為先進(jìn)的法規(guī)體系與管理制度。早在2006年，歐盟就做出全面禁止抗菌促生長劑(antibacterial growth promoter，AGPs)在食品動(dòng)物中使用的決定。2017年，歐盟啟動(dòng)了抗擊抗菌藥物耐藥性的《One Health行動(dòng)計(jì)劃》，旨在加強(qiáng)歐洲動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性防控。美國2012年發(fā)布了《食品動(dòng)物謹(jǐn)慎使用醫(yī)學(xué)重要抗菌藥物的工業(yè)指南》(GFI #209)，2014年宣布在食用動(dòng)物養(yǎng)殖中取消16種抗菌藥物的使用，2015年發(fā)布了《抗擊耐藥細(xì)菌國家行動(dòng)計(jì)劃》。WHO、FAO、OIE等國際組織也十分重視動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性對(duì)食品安全和人類健康的風(fēng)險(xiǎn)。早在2000年，WHO就制定了《遏制食品動(dòng)物源抗菌藥物耐藥性全球指導(dǎo)準(zhǔn)則》；OIE于2007年制定了獸醫(yī)重要的抗菌藥物清單；2011年，國際食品法典委員會(huì)(CAC)制定了《食源性細(xì)菌耐藥風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》，為開展養(yǎng)殖業(yè)使用抗菌藥物引起細(xì)菌耐藥性對(duì)人類健康影響的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了依據(jù)；2016年，OIE和FAO分別發(fā)布了《謹(jǐn)慎使用抗菌藥物戰(zhàn)略》《抗菌藥物耐藥性行動(dòng)計(jì)劃》；2017年，WHO制定了《食品動(dòng)物使用重要醫(yī)用抗菌藥物準(zhǔn)則》。

我國政府高度重視加強(qiáng)抗菌藥物管理遏制細(xì)菌耐藥工作。在應(yīng)對(duì)細(xì)菌耐藥聯(lián)防聯(lián)控工作機(jī)制下，制定發(fā)布了《遏制細(xì)菌耐藥國家行動(dòng)計(jì)劃(2016-2020年)》，成為全球最早發(fā)布和實(shí)施行動(dòng)計(jì)劃的國家之一。各部門按照行動(dòng)計(jì)劃，圍繞抗菌藥物的研發(fā)、生產(chǎn)、流通、使用、環(huán)境保護(hù)、宣傳教育和國際合作等方面采取了一系列行動(dòng)取得了積極成效?？咕幬锕芾淼拈L效機(jī)制進(jìn)一步強(qiáng)化，遏制細(xì)菌耐藥的社會(huì)治理體系逐步形成，抗菌藥物應(yīng)用合理化水平不斷提高，細(xì)菌耐藥形勢(shì)總體平穩(wěn)向好。相關(guān)專家共識(shí)陸續(xù)出臺(tái)，包括《廣泛耐藥革蘭陰性菌感染的實(shí)驗(yàn)診斷、抗菌治療及醫(yī)院感染控制：中國專家共識(shí)》《中國碳青霉烯耐藥革蘭陰性桿菌(carbapenem-resistant organism，CRO)感染預(yù)防與控制技術(shù)指引》等。我國抗菌藥物臨床應(yīng)用和細(xì)菌耐藥監(jiān)測(cè)體系日趨成熟，成立了臨床細(xì)菌耐藥監(jiān)測(cè)網(wǎng)與動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性監(jiān)測(cè)網(wǎng)等多個(gè)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)細(xì)菌耐藥水平的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

我國抗菌藥物細(xì)菌耐藥防控制度也逐步健全，臨床上先后出臺(tái)了《藥品管理法》《抗菌藥物臨床應(yīng)用管理辦法》《處方管理辦法》《醫(yī)院處方點(diǎn)評(píng)管理規(guī)范(試行)》和《抗菌藥物臨床應(yīng)用指導(dǎo)原則(2015年版)》，發(fā)布了《國家抗微生物治療指南》《產(chǎn)NDM-1泛耐藥腸桿菌科細(xì)菌感染診療指南(試行)》《多重耐藥菌醫(yī)院感染預(yù)防與控制技術(shù)指南(試行)》和《醫(yī)院感染監(jiān)測(cè)規(guī)范》等法規(guī)和技術(shù)性文件。在動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性方面，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部(原農(nóng)業(yè)部)2002年發(fā)布了《禁止在飼料和動(dòng)物飲用水中使用的藥物品種目錄》，對(duì)抗菌促生長劑的使用品種進(jìn)行了限制；2008年建立了動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，開始進(jìn)行例行年度監(jiān)測(cè)；2013年發(fā)布了《獸用處方藥和非處方藥管理辦法》和《獸用處方藥品種目錄》，將絕大多數(shù)抗菌藥物列入獸用處方藥；2015年啟動(dòng)了《全國獸藥(抗菌藥)綜合治理五年行動(dòng)方案》；2017年6月,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部出臺(tái)了《全國遏制動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性行動(dòng)計(jì)劃(2017—2020年)》；2018年4月出臺(tái)了《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳關(guān)于開展獸藥抗菌藥物減量化行動(dòng)試點(diǎn)工作的通知》等多個(gè)國家計(jì)劃，以期遏制細(xì)菌耐藥性的蔓延；2019年7月出臺(tái)了第194號(hào)公告，自2020年1月1日起，在養(yǎng)殖業(yè)中退出除中藥外的所有促生長類藥物飼料添加劑品種。

5 結(jié)語

隨著碳青霉烯類、黏菌素類、替加環(huán)素等“底線”藥物出現(xiàn)可水平轉(zhuǎn)移的耐藥性，抗菌藥物失效的可能性正在逐步增加，人類步入“后抗生素時(shí)代”的可能也在同步放大。同時(shí)，由于交叉耐藥性的存在，其他同類型藥物或同靶位作用藥物的廣泛使用可能形成選擇壓力，造成現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的耐藥菌株產(chǎn)生適應(yīng)性突變，形成新的耐藥機(jī)制并繼續(xù)傳播，為公共衛(wèi)生帶來重大隱患。這對(duì)抗菌藥物需要合理、合規(guī)、合量使用發(fā)出了重要警示，更對(duì)新型抗菌藥物的創(chuàng)新與研發(fā)提出了極為迫切的要求。面對(duì)這樣的現(xiàn)狀與影響，相關(guān)領(lǐng)域的研究布局仍亟待加強(qiáng)。

一是要充分認(rèn)識(shí)動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性研究的重要性、長期性。與人醫(yī)臨床的細(xì)菌耐藥性相比，動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性所受關(guān)注不足，但近年來新型動(dòng)物源細(xì)菌耐藥基因被發(fā)現(xiàn)并廣泛流行，表明動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性問題廣泛而復(fù)雜，耐藥性監(jiān)測(cè)與替代藥物研發(fā)更是長期工作。鑒于其重要性，相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)納入國家技術(shù)預(yù)測(cè)與國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃布局，考慮給予長期穩(wěn)定支持。

二是要加強(qiáng)動(dòng)物源、食品源、養(yǎng)殖環(huán)境源、人畜共患重要病原菌等耐藥性的基礎(chǔ)研究。目前,動(dòng)物衛(wèi)生領(lǐng)域科研投入主要集中檢測(cè)技術(shù)和疫苗研發(fā)等偏應(yīng)用的領(lǐng)域，病原學(xué)流行病學(xué)調(diào)查、感染與免疫機(jī)制等方面的獸醫(yī)基礎(chǔ)研究十分薄弱，應(yīng)對(duì)耐藥性產(chǎn)生機(jī)制及防控方法進(jìn)行深入探索，應(yīng)重視獸醫(yī)基礎(chǔ)研究。

三是要加強(qiáng)動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性防控的全鏈條、一體化部署。動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性的防控涉及動(dòng)物源食品生產(chǎn)全鏈條，與養(yǎng)殖過程與環(huán)境、物流與運(yùn)輸、屠宰與食品加工、食品公共衛(wèi)生等多個(gè)環(huán)節(jié)緊密相關(guān)，需要從食物鏈和產(chǎn)業(yè)鏈上通盤考慮，采用“頂層設(shè)計(jì)”的理念，加強(qiáng)抗菌藥物耐藥性防控的“全鏈條、一體化”整體部署。