我国动物源细菌耐药性的研究进展及防控策略

孙康泰, 张建民, 蒋大伟, 王小龙, 葛毅强, 邓小明*

(1.中国农村技术开发中心, 北京 100045; 2.华南农业大学兽医学院, 广州 510642; 3.河南农业大学牧医工程学院, 郑州 450002; 4.西北农林科技大学动物科技学院, 陕西 杨凌 712100)

我国是世界抗生素生产大国，年生产量21万t，除3万t用于出口外，剩下的一半(约9.7万t)用于动物养殖。其中，食品动物生产中抗生素消费量位居全球第一，占全球总消费量的23%，远高于美国(13%)和巴西(9%)[1]。抗生素的广泛使用导致细菌耐药性产生并扩散，而动物养殖业被认为是其产生的主要源头之一，可导致耐药菌和耐药基因在“动物、食品、环境和人群”这一全链条内流通，威胁人类健康。因此，基于“同一世界、同一健康(One World, One Health)”理念，开展“全链条”框架细菌耐药性的形成与控制研究迫在眉睫[2]。近年来，科学技术部等部门立项并资助了多个细菌耐药性相关科研项目，旨在阐明我国细菌耐药性现状，遏制细菌耐药性蔓延。在此背景下，我国初步构建了动物、食品、临床等多个平台的全国细菌耐药性监测体系，阐明了多种重要病原菌特定耐药表型的产生机制与传播规律，提出了多条针对耐药病原菌防控的综合性策略[3-6]。然而，在我国科学家不断取得突破性成果、提升研究水平与国际地位的背后，仅仅揭示了细菌耐药性的冰山一角，其形成机制不清、危害性隐蔽、传播规律不明与检测、控制技术不成熟的基本特征并未发生根本性转变。这些已取得的研究成果表明，细菌耐药性正在发生新变化，新的耐药情况不断出现，防控形势更加严峻，相关研究亟需进一步加强。本文针对我国动物源细菌的耐药性现状，从细菌耐药性的形成机制、传播与进化规律、控制技术和防控策略四个方面阐述了取得的重要进展，并提出了建议，以期为推动我国的耐药性基础研究和防控工作。

1 细菌耐药性形成机制

根据耐药性监测的数据，国内外科学家也对其重要耐药表型的形成机制进行了进一步研究，研究重点集中在肠杆菌、葡萄球菌和弯曲杆菌等病原菌对黏菌素、β-内酰胺类、喹诺酮类、氨基糖苷类、四环素类、噁唑烷酮类等动物和人类重要抗菌药物的耐药性形成机制。近年来，我国在这方面取得了突出的进展，在国际上首次发现了多个新的耐药基因，尤其是发现了质粒介导的黏菌素耐药基因mcr-1。这一原创性发现突破了以往认为黏菌素不存在可转移耐药机制的观点，丰富了耐药性形成理论，从分子机制上解释了国内畜禽源大肠埃希菌对黏菌素耐药性升高的原因[7]。相关研究结果引起全球关注，目前已有50多个国家检测到mcr-1，该文章已被引用2 000多次，引领带动了国际上相关领域的研究热点，并直接影响到世界卫生组织、欧洲药品管理局、日本、泰国等对抗菌药物管理政策的调整，促成我国农业农村部下发“停止硫酸黏菌素用于动物促生长”的2428号公告。该公告于2017年生效，显著降低了国内动物和医学临床肠杆菌对黏菌素类药物的耐药水平，为控制细菌耐药性发展、保护黏菌素这一“最后一道防线”药物的有效性做出了突出贡献。

2019年，中国农业大学沈建忠院士研究团队以及华南农业大学刘雅红教授团队通过各自研究，先后在《自然-微生物学》报道了动物、食品和临床中出现的新型可转移的替加环素高水平耐药机制——Tet(X3)和Tet(X4)[8-9]。继Tet(X3)和Tet(X4)报道后，我国人医临床和动物中又相继报道了Tet(X5)和Tet(X6)，表明不同亚型可转移的替加环素耐药基因具有大量存在和广泛传播的可能[10-11]。该发现增加了多重耐药菌“最后一道防线”全面失守的风险。更为严重的是，由于交叉耐药性的存在，动物养殖业中金霉素和土霉素等四环素类药物的广泛使用可能导致tet(X)基因在动物体内及养殖环境中富集与扩散，提示应全面评估该类药物在养殖动物中使用的风险。相关研究为深入阐明动物病原菌重要耐药表型的形成机制奠定了坚实基础，同时也丰富了细菌耐药性形成机制。

2 细菌耐药性的传播与进化规律

细菌耐药性的传播与进化机制一直是细菌耐药研究的核心，也是未来防控耐药性的基础。近年来，我国在细菌耐药基因的传播与进化规律研究方面一直处在国际领先地位， 2011年，我国首次系统地报道了养殖环境中细菌耐药性的传播规律，发现养殖环境中细菌耐药性高于平均水平；2013年,率先报道人体肠道微生物组内耐药基因与农业大量使用抗生素的关联性，指出养殖业大量使用抗生素产生的耐药性传播到临床的风险性很高。另一方面，在2009年报道第一个携带NDM-1的超级耐药菌之后，我国业内科学家在很短的时间内已经全面的阐明了我国农业养殖、环境和临床中NDM-1的传播与进化规律[5, 12-15],为制定相关防控措施提供了理论依据。2015年,轰动全球的黏菌素耐药基因mcr-1的发现将我国细菌耐药性研究推向一个新的台阶[1]；2016年,通过对全球细菌基因组和微生物组大数据的分析确认了病原细菌和非病原细菌之间耐药基因传播的网络，并对可移动耐药基因的传播规律做了非常全面的研究[16]；2018年，对城市污水系统微生物组耐药性的研究不但在国际上首次揭示了城市污水系统细菌耐药基因状态，同时还提供了一个全新的微生物组耐药基因的分析方法和策略，充分体现了我国在细菌耐药性方面的研究处在国际先进水平[17]。

3 细菌耐药性控制技术

对于耐药性控制技术研究而言，我国的科研工作也取得了一些成果。例如在新型药物研发方面，针对耐药靶标，建立新型抗生素研发的临床评估技术平台，开展抗菌活性化合物的筛选与新型抗生素开发；运用计算机虚拟筛选等筛选天然或人工合成的新型抗菌增效剂；抗耐药新型抗生素研发方面，运用天然药物及分子筛选平台，筛选海洋细菌、植物等含有的天然绿色小分子化合物或特异性抗菌药物前体，并阐明其抗菌活性与化学结构，开发新型抗生素；抗生素的替代物研发方面，扩充中药单体库，开发中药及其活性单体中抗菌活性物质的筛选与评估；开展基于噬菌体疗法的耐药基因定向消除技术，扩大其普适性并充分评估噬菌体疗法的安全性；研发基于特异性机制的耐药抑制剂；精准化给药方案方面，运用了PK/PD同步模型及防耐药突变机理等制定精准化用药方案，提高抗菌药物的疗效，减少抗菌药物的使用；耐药菌传播控制策略方面，阐明人和动物获取耐药菌的主要途径和环节，寻找关键控制点和风险因素，在不同环节制定切实可行的干预、阻断、逆转、消减与净化措施，从源头上减少耐药菌的产生和释放。

4 细菌耐药性的防控策略

4.1 细菌耐药性监测

细菌耐药性问题愈来愈被全球关注。监测细菌耐药性是掌握其发生发展动态的基础，既可指导临床(包括医学与兽医)合理选用抗菌药物，又可促进行业健康发展，保障人类健康。为此，世界上许多国家和组织都开展了细菌耐药性的相关监测活动，欧盟各国、美国、加拿大、日本和我国先后建立了细菌耐药性监测系统，对动物源、食品源、人源病原菌及人兽共患病原菌、共栖指示菌进行药物敏感性检测，获得了全面、系统的耐药性数据，为耐药性风险评估奠定了基础。2019年，Van Boeckel等[18]基于全球发布的50余份细菌耐药性监测数据进行综合分析，表明全球多个地方的细菌耐药性处于中位到高位水平[18]。我国抗菌药物临床应用和细菌耐药性监测体系也日趋成熟。在动物养殖方面，农业农村部建立了全国覆盖22省市的动物源细菌耐药性监测系统，反映了我国动物源病原菌的耐药流行情况，为动物源耐药病原菌危害人类健康的风险评估提供了丰富的数据资料。监测结果发现我国动物源病原菌耐药率远高于美国、丹麦等发达国家[19]。

4.2 防控策略

面对日益严重的细菌耐药性问题，世界各国与相关国际组织高度关注。欧美等发达国家在细菌耐药性防控方面也逐步建立起了较为先进的法规体系与管理制度。早在2006年，欧盟就做出全面禁止抗菌促生长剂(antibacterial growth promoter，AGPs)在食品动物中使用的决定。2017年，欧盟启动了抗击抗菌药物耐药性的《One Health行动计划》，旨在加强欧洲动物源细菌耐药性防控。美国2012年发布了《食品动物谨慎使用医学重要抗菌药物的工业指南》(GFI #209)，2014年宣布在食用动物养殖中取消16种抗菌药物的使用，2015年发布了《抗击耐药细菌国家行动计划》。WHO、FAO、OIE等国际组织也十分重视动物源细菌耐药性对食品安全和人类健康的风险。早在2000年，WHO就制定了《遏制食品动物源抗菌药物耐药性全球指导准则》；OIE于2007年制定了兽医重要的抗菌药物清单；2011年，国际食品法典委员会(CAC)制定了《食源性细菌耐药风险评估指南》，为开展养殖业使用抗菌药物引起细菌耐药性对人类健康影响的风险评估提供了依据；2016年，OIE和FAO分别发布了《谨慎使用抗菌药物战略》《抗菌药物耐药性行动计划》；2017年，WHO制定了《食品动物使用重要医用抗菌药物准则》。

我国政府高度重视加强抗菌药物管理遏制细菌耐药工作。在应对细菌耐药联防联控工作机制下，制定发布了《遏制细菌耐药国家行动计划(2016-2020年)》，成为全球最早发布和实施行动计划的国家之一。各部门按照行动计划，围绕抗菌药物的研发、生产、流通、使用、环境保护、宣传教育和国际合作等方面采取了一系列行动取得了积极成效。抗菌药物管理的长效机制进一步强化，遏制细菌耐药的社会治理体系逐步形成，抗菌药物应用合理化水平不断提高，细菌耐药形势总体平稳向好。相关专家共识陆续出台，包括《广泛耐药革兰阴性菌感染的实验诊断、抗菌治疗及医院感染控制：中国专家共识》《中国碳青霉烯耐药革兰阴性杆菌(carbapenem-resistant organism，CRO)感染预防与控制技术指引》等。我国抗菌药物临床应用和细菌耐药监测体系日趋成熟，成立了临床细菌耐药监测网与动物源细菌耐药性监测网等多个监测平台，实现了对细菌耐药水平的实时监控。

我国抗菌药物细菌耐药防控制度也逐步健全，临床上先后出台了《药品管理法》《抗菌药物临床应用管理办法》《处方管理办法》《医院处方点评管理规范(试行)》和《抗菌药物临床应用指导原则(2015年版)》，发布了《国家抗微生物治疗指南》《产NDM-1泛耐药肠杆菌科细菌感染诊疗指南(试行)》《多重耐药菌医院感染预防与控制技术指南(试行)》和《医院感染监测规范》等法规和技术性文件。在动物源细菌耐药性方面，农业农村部(原农业部)2002年发布了《禁止在饲料和动物饮用水中使用的药物品种目录》，对抗菌促生长剂的使用品种进行了限制；2008年建立了动物源细菌耐药性监测系统，开始进行例行年度监测；2013年发布了《兽用处方药和非处方药管理办法》和《兽用处方药品种目录》，将绝大多数抗菌药物列入兽用处方药；2015年启动了《全国兽药(抗菌药)综合治理五年行动方案》；2017年6月,农业农村部出台了《全国遏制动物源细菌耐药性行动计划(2017—2020年)》；2018年4月出台了《农业农村部办公厅关于开展兽药抗菌药物减量化行动试点工作的通知》等多个国家计划，以期遏制细菌耐药性的蔓延；2019年7月出台了第194号公告，自2020年1月1日起，在养殖业中退出除中药外的所有促生长类药物饲料添加剂品种。

5 结语

随着碳青霉烯类、黏菌素类、替加环素等“底线”药物出现可水平转移的耐药性，抗菌药物失效的可能性正在逐步增加，人类步入“后抗生素时代”的可能也在同步放大。同时，由于交叉耐药性的存在，其他同类型药物或同靶位作用药物的广泛使用可能形成选择压力，造成现已发现的耐药菌株产生适应性突变，形成新的耐药机制并继续传播，为公共卫生带来重大隐患。这对抗菌药物需要合理、合规、合量使用发出了重要警示，更对新型抗菌药物的创新与研发提出了极为迫切的要求。面对这样的现状与影响，相关领域的研究布局仍亟待加强。

一是要充分认识动物源细菌耐药性研究的重要性、长期性。与人医临床的细菌耐药性相比，动物源细菌耐药性所受关注不足，但近年来新型动物源细菌耐药基因被发现并广泛流行，表明动物源细菌耐药性问题广泛而复杂，耐药性监测与替代药物研发更是长期工作。鉴于其重要性，相关领域应纳入国家技术预测与国家中长期科技发展规划布局，考虑给予长期稳定支持。

二是要加强动物源、食品源、养殖环境源、人畜共患重要病原菌等耐药性的基础研究。目前,动物卫生领域科研投入主要集中检测技术和疫苗研发等偏应用的领域，病原学流行病学调查、感染与免疫机制等方面的兽医基础研究十分薄弱，应对耐药性产生机制及防控方法进行深入探索，应重视兽医基础研究。

三是要加强动物源细菌耐药性防控的全链条、一体化部署。动物源细菌耐药性的防控涉及动物源食品生产全链条，与养殖过程与环境、物流与运输、屠宰与食品加工、食品公共卫生等多个环节紧密相关，需要从食物链和产业链上通盘考虑，采用“顶层设计”的理念，加强抗菌药物耐药性防控的“全链条、一体化”整体部署。