应对细菌耐药性策略研究

孙淑芳，王 岩，孙洪涛，刘陆世，王媛媛，魏 荣，黄保续

（中国动物卫生与流行病学中心，山东青岛 266032）

应对细菌耐药性策略研究

孙淑芳，王 岩，孙洪涛，刘陆世，王媛媛，魏 荣，黄保续

（中国动物卫生与流行病学中心，山东青岛 266032）

细菌耐药性已成为威胁全球人类及动物安全的重大问题，多个世界组织及发达国家已发出实施干预控制的倡议或已制定行动计划。本文分析了细菌耐药性的遗传学发生机制、耐药菌和耐药基因的流行病学传播途径及控制传播的措施，以期对制定和完善细菌耐药性干预控制策略和措施提供借鉴。

耐药性；耐药病原体；基因转移；干预措施；公共卫生；细菌；抗生素

耐药菌是指临床上出现的多种能够抵抗抗生素而导致治疗失效的致病菌，如耐甲氧西林和万古霉素的金黄色葡萄球菌（MRSA）、抗万古霉素的肠球菌（VRE）、多重耐药性的链球菌（MDRSP）、结核分枝杆菌（MDR-TB）以及NDM-1超级耐药菌等。近年来，临床上不断出现的“超级细菌”病例，对人类健康造成严重威胁。2016年，美国发现首例能够抵抗所有已知抗生素的细菌感染病例[1]。根据英国政府报道，全球每年约有5 000万人死于耐药菌感染[2]。耐药菌感染给全球造成了重大经济损失，仅美国1年就需花费约350亿美元用于耐药菌感染治疗[3]。

2008年，美国马里兰大学ARDB数据库（Antibiotic Resistance Genes Database）报道其收录的耐药菌信息包括13 293个耐药基因，涉及257种抗生素[4]。2013年，CARD数据库（The Comprehensive Antibiotic Resistance Database）报道其收录了3 000种有明确名称的耐药基因，当前还在持续增加中[5]。研究和阻止耐药菌的出现、感染和传播，已成为全球的共同目标，需要利益相关方的共同努力，包括动物及其产品生产消费链、人类及医疗体系、植物生产及环境部门等，以减少耐药菌的发生与流行，保护人类及动物的安全健康。

1 细菌耐药性的遗传学发生机制

从基因遗传学角度来看，微生物产生耐药性主要有2种机制。一是在微生物进化过程中，基因突变后产生耐药性；二是耐药基因平行转移，微生物获得来自其他微生物的外源耐药基因而产生耐药性。

1.1基因突变产生耐药性

基因突变不是由于细菌与药物接触而产生，而是细菌在进化过程中自发突变产生的，经临床频繁使用抗生素之后，药物抑制敏感菌的生长或将其杀死，而抗药性细菌继续生长繁殖形成抗药菌系，并广泛传播。以结核分枝杆菌为例，由于结核分枝杆菌在进化过程中发生耐药性突变，导致多重耐药性，现已确定能够耐受的药物有利福平、异烟肼、链霉素、吡嗪酰胺、乙胺丁醇、丙硫异烟胺、喹诺酮类和克拉霉素等，每种耐药性均涉及结核分枝杆菌1个或多个耐药基因的突变、缺失或颠换等[6]。在药物选择压力下，耐药菌株增殖并流行，导致人和动物感染事件的发生。

1.2耐药基因通过质粒等在细菌间平行转移，细菌因获得外源耐药基因而产生耐药性

耐药的细菌遗传基因，可以通过质粒、噬菌体和转座子在细菌间平行转移[7]，很多在人医上最常见的人类耐药基因位于可在不同细菌菌株和种属间交换的质粒基因中[8]，例如MRSA耐药基因mecA基因是一个外源性基因，来自凝固酶阴性葡萄球菌或肠球菌属，通过转座子或质粒转移到原本对甲氧西林敏感的金黄色葡萄球菌中，并整合在染色体第10节段上[9]，使得原本对甲氧西林敏感的金黄色葡萄球菌获得了耐药性。

质粒上常常载有编码多种耐药因子的转座子，结合型转座子能介导耐药因子转移，它不仅在革兰阳性菌中有广泛的宿主，在革兰阴性菌中也有宿主。因此转座子能形成各种难以对付的多重抗药性菌株[10]。整合子也是细菌出现多重耐药性的主要原因之一，是具有捕获外源基因并使之转变为功能性基因的表达单位；整合子能同时整合多个耐药基因并整合进质粒或转座子基因组中，使被捕获的外源抗药基因随质粒和转座子在细菌间，甚至跨越菌属的界限横向转移传播[11]。

2 耐药菌及耐药基因的流行病学分析

人体、动物体和环境均是耐药菌和基因的天然储存库，过量、频繁使用抗生素进行生产活动，可以对细菌施加选择压力而使耐药菌株流行。耐药菌及耐药基因（质粒、转座子）能够在人、动物和环境间循环传播。

2.1耐药菌通过食物链由动植物向人类传播

动植物可以为人类提供肉类、蛋类、乳制品、水果、蔬菜等，而动植物及产品中的耐药菌和耐药基因可通过食物链途径向人类传播。已有证据证明乳酸菌的抗药基因在即食食品如奶酪、原料乳、猪排、火鸡、牛肉和蘑菇、菠菜中被发现[12]。1996年，日本发生食物中毒事件，其原因即是饲料中经常使用抗生素，致使其致病力变强，对多种抗生素耐药的大肠杆菌O157变异菌株增殖流行，经由动物粪便等途径污染水源和食品，造成暴发流行性食物中毒[13]。另有研究表明，分离自鱼类贝类中的具有多重耐药性的沙门氏菌与分离自病人的沙门氏菌有97.4%的同源性[14]。

2.2耐药菌通过直接接触在动植物和人类间双向传播

宠物主与宠物接触密切，畜牧养殖场中的养殖人员以及兽医经常与动物有直接接触。近年来，有报道称MRSA已在猪、马以及其他部分动物身上被发现，有调查显示，来自于猪场的人群或者与猪有过接触的人群携带MRSA的几率高于普通人群[15]。这说明MRSA能够通过直接接触的方式在动物和人类间双向传播。

2.3耐药菌在动物、人与环境间双向传播

人类和动物的粪便中含有耐药菌及耐药基因，通过污水、废水及排泄物向环境排放；人类或动物的粪便未经处理用于施肥时，粪便中的耐药菌及耐药基因会向土壤环境中传播，环境中的耐药菌进入水源后可通过水的大气循环传向全世界，耐药菌及耐药基因的传播没有国界、地界的限制。

2.4耐药基因在同种或不同种属细菌间平行传播

人、动物的肠道等都是多种菌群共生的环境，带有抗药性基因的质粒可代代相传，并在不同种属细菌间（特别是肠道菌间）转移，而导致耐药基因广泛传播。转座子能在质粒间、质粒和染色体间或质粒和噬菌体间转座，它可使被捕获的外源抗药基因在细菌间，甚至跨越菌属的界限横向传播。

3 应对细菌耐药性发生和传播的措施分析

3.1控制抗生素的使用，维持微生物自然生态平衡

细菌耐药性是自然进化选择的结果，是难以避免的；但在没有抗生素的自然状态下，人体、动物体等存在微生物群落的自然生态平衡系统，敏感菌和耐药菌共同生存，耐药菌所占比例很小，其流行是细菌暴露于药物带来的自然选择压力造成的。因此，必须降低人、家畜或环境中的微生物暴露于抗生素的几率，在人类和动物疫病的治疗中，谨慎使用抗生素，避免滥用或误用抗生素，停止使用抗生素作为生长促进剂长期在饲料中添加，禁止在水产养殖或果蔬生产中直接向环境施放抗生素等。这需要卫生医疗系统、动物及其产品的生产供应链、兽医系统等多个部门协同努力。

3.2强化环境消毒，减少致病菌交叉污染

改善人和动物的卫生条件，提高环境的卫生水平，实施严格的消毒隔离措施，可有效防止微生物（包括耐药菌株）的增殖传播；采用不同区域和环节的隔离式清洁方式，实施以环境微生物监测为质控的专业化清洁消毒标准，改善医院和动物养殖场的交叉污染问题；严格实施医务人员和饲养人员的消毒制度，降低由于人的活动造成交叉污染的风险；强化对城市、乡村下水道等粪便、污水处理途径的消毒，减少环境中病菌的滋生与传播。

3.3发现及开发新型抗生素

一是发现新型抗生素，包括用传统及全细胞抗菌试验发现不同来源微生物产生的抗生素；二是开发现有抗生素的衍生物，改变现有抗生素的化学结构或开发特定抗菌基因的抑制物；三是开发综合性有机抗毒药物，如中医药药物，靶向阻断或抑制抗菌基因的抗体或化合物等。

4 参与全球行动，共同应对微生物耐药性

食品贸易的全球化及旅游业的发展，使得耐药菌得以在全球扩散、定殖，地区性防控措施实质作用有限。2010年，世界动物卫生组织（OIE）、世界贸易组织（WTO）和联合国粮农组织（FAO）签发了三方合作文件，共同采取行动应对微生物耐药性[16]，行动计划包括：一是提高公共认识，强化成员解决AMR的能力；二是支持OIE成员建立恰当的政策、机构和法律框架网络；三是支持全球实施统一协调的AMR监测和抗生素使用监测；四是共同提升研究开发新型抗生素制剂、诊断试剂和疫苗的能力，制定预防控制AMR的方案；五是支持抵制低质及假劣抗生素产品使用；六是发展先进的预防及控制感染措施，逐步减少抗生素的使用。

2015年OIE第83次大会通过26号决议，180个OIE成员承诺在动物中慎用抗生素，共同抗击微生物耐药性。2016年G20杭州峰会将抗生素耐药性问题作为专题进行了研讨，在公报中指出抗生素耐药性严重威胁公共健康、经济增长和全球经济稳定。2016年联合国大会、WTO/SPS例会也专题讨论了这一问题。

美国、欧盟等均已采取实际行动，美国疫病预防与控制中心将耐药细菌感染视为全球新发疫病对待；欧盟已发布指令禁止所有抗生素用于生长促进剂，欧盟食安局对其成员提出了统一监测与报告抗药菌等要求。

OIE调研了其130个成员，其中，尚未制定慎用抗生素相关法律法规的国家有110个，抗生素在上述国家较容易获得，在动植物种养、水产品养殖、在动物饲料中使用或添加抗生素作为生长促进剂或预防治疗等非治疗用途的现象普遍存在。我国同样存在上述诸类问题，加入全球抗击微生物耐药性行动，实施政府和社会共同参与的，人类医疗体系、兽医、种植业、环保等多个部门统一协调的综合策略和措施，从生产流通与使用链条全面控制抗生素使用，已成为我国当前的一项重要任务。

[1] 新华网. 美国首例“超级细菌”感染者：一切抗生素都没用[EB/OL].（2016-05-27）[2017-07-10].http：//news. mydrivers.com/1/484/484270.htm.

[2] DAVIES S C，FOWLER T，WATSON J，et al. Annual Report of the Chief Medical Off i cer：infection and the rise of antimicrobial resistance[J]. Lancet，2013，381（9878）：1606-1609.

[3] SOLOMON S L，OLIVER K B. Antibiotic resistance threats in the United States：stepping back from the brink[J]. American Family Physician，2014，89（12）：938.

[4] BO L，MIHAI P. DB—Antibiotic resistance genes database[J]. Nucleic Acids Research，2009，37：443-447.

[5] MCARTHUR A G，WAGLECHNER N，NIZAM F，et al. The comprehensive antibiotic resistance database[J]. Antimicrobial Agents & Chemotherapy，2013，57（7）：3348.

[6] 申阿东，杨永弘，江载芳. 结核分支杆菌耐药性的分子机制研究进展[J].国际儿科学杂志，2006，33（3）：153-155.

[7] THOMAS C M，NIELSEN K M. Mechanisms of and barriers tohorizontal gene transfer between bacteria[J]. Nature Reviews Microbiology，2005（3）：711-721.

[8] BENNETT P M. Plasmid encoded antibiotic resistance：acquisitionand transfer of antibiotic resistance genes in bacteria[J]. British Journal of Pharmacology，2008，153：S347–S357.

[9] 杨长顺，刘文恩. MRSA 耐药机制与分子生物学检测方法研究新进展[J].中华医院感染学杂志，2007，17（10）：356-358.

[10] 邓小红. 微生物耐药性的分子机制研究进展[J].今日药学，2008，18（4）：3-6.

[11] STOKES H W，HALL R M. A novel family of potentially mobile DNA elements encoding site specific gene integration unctions：integrons [J].Mol Microbiol1，1989，3 （12）：1669-1683.

[12] 杨埔，孔文涛，孙芝兰，等. 食源性乳酸菌安全性的评价[J].食品科学，2014，19：169-173.

[13] 孙瑞民，王德纬. 从保护人类生存环境和防大疫的战略高度来认识和控制抗生素的滥用[J].中国微生态学杂志，1999，11（2）：113-114.

[14] YANG X W，KUANG D，MENG J H，et al. Antimicrobial resistance and molecular typing of Salmonella stanley isolated from humans，foods，and environment[J]. Food Borne Pathogens and Disease，2015，12（12）：945-949.

[15] 王娟，王新华，徐海. 多重耐药菌在人类、动物和环境的耐药和传播机制[J].微生物学报，2016，56（11）：1671-1679.

（责任编辑：杜宪）

Strategical Analysis on Tackling Antibiotic Resistance

Sun Shufang，Wang Yan，Sun Hongtao，Liu Lushi，Wang Yuanyuan，Wei Rong，Huang Baoxu
（China Animal Health and Epidemiology Center，Qingdao，Shandong 266032）

Antimicrobial resistance is presenting a global threat to human and animal health. Interventional strategies and action plans of several world organizations and developed countries have been implemented. The genetic mechanism of antimicrobial resistance，the general epidemiological pathway of pathogens and genes with antimicrobial resistance，and the effective interventional measures were analyzed in this paper，in order to provide guiding significance for developing strategies to tackle antimicrobial resistance.

antimicrobial resistance（AMR）；pathogen with antimicrobial resistance；transformation of gene；interventional strategy；public health

S852.61

B

1005-944X（2017）08-0036-04

10.3969/j.issn.1005-944X.2017.08.010

国家自然科学基金项目（31472237）；国家重点研发计划项目（2017YFC1200500）

黄保续