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对抗环境中耐药菌及耐药基因 先得厘清它们的来源清单

来源:科技日报2019-09-18 09:47

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  抗生素的长期滥用导致了细菌耐药性的增强与超级细菌的日益增多。世界卫生组织将细菌耐药性列为本世纪人类在健康领域面临的最大挑战之一。据统计,耐药性的细菌感染每年在全球范围内造成约70万人死亡。这其中,环境是细菌耐药性传播的重要媒介,而通过空气传播,过去很少被考虑到。

  以“环境中耐药菌及耐药基因的传播与控制”为主题的第657次香山科学会议近期在北京召开,来自37所研究机构的学者们针对耐药菌和耐药基因的来源、危害等开展讨论,认为耐药菌和耐药基因对人类和环境构成严重威胁,厘清耐药菌和耐药基因的来源清单成为当务之急,可从医院、畜牧养殖、抗生素生产企业、污水厂等入手,协调优先控制致病菌的名单;重点关注选择压力条件下微生物响应,研究耐药菌和耐药基因对环境、人的健康效应以及重要耐药基因的传播机制等。

  耐药菌及耐药基因成新型污染物之首

  联合国环境规划署发布的《2017年前沿报告》指出,抗生素滥用已成为严重问题。预计到2030年,畜牧业抗生素使用量将增长67%,水产养殖中使用抗生素的75%会释放到周围水环境中。由于抗生素过量使用和滥用加剧,细菌耐药性也在不断进化和增强,感染人群面临更大的死亡风险。联合国环境署将耐药菌及耐药基因列为6种新型环境污染物中的第一个。

  研究发现,人和牲畜会通过空气、食物和水接触更多耐药菌和耐药基因而受到感染,增加了健康及医疗上抗生素治疗失效的风险。更为严重的是,这些耐药基因有可能通过基因水平转移从环境宿主细菌转到病原菌,或从病原菌转到环境中的原生宿主细菌,使得传播更为迅速和广泛。

  作为本次香山会议的牵头组织者之一、北京大学教授要茂盛告诉科技日报记者,空气传播耐药菌和耐药基因在过去是盲区,也是以前未能被证实的公共卫生和健康威胁。呼吸系统感染是细菌获得耐药基因的重要来源,约占50%的耐药基因来自呼吸系统感染的病原体。最新研究发现,呼吸系统等耐药病原体如铜绿假单胞菌、流感嗜血杆菌以及“超级细菌”耐甲氧西林金黄色葡萄球菌通过呼吸传播,加快了耐药基因在环境中扩散的步伐,对未来医疗卫生构成巨大挑战,空气是未来需要防范与控制的重要传播媒介。

  全面调查它们从哪里来到哪里去

  会议执行主席之一、中国工程院院士陈君石研究员强调:“对于耐药菌及耐药基因的来源,医院是一个重点,应全面调查各种类型的医院,了解使用情况及医院从病人体内分离出来的耐药菌及耐药基因,然后研究其扩展到环境的可能;另一个来源是药厂,应追踪药厂废水,以获知影响区域;家禽养殖业也是很重要的来源,应选择不同的抗生素使用情况、气候、地理环境等,来对养殖场周围环境进行评估。不同农作物的抗生素使用情况也不同,如何影响周围环境的问题也值得研究。”

  华南师范大学环境研究院教授应光国的研究显示,6年前中国的抗生素使用量就高达16.2万吨,其中兽用占52%、人用占48%。

  “大肠杆菌能携带多粘菌素耐药基因MCR-1,从上游种鸡场沿着鸡肉生产链条一直传播到超市,说明黏菌素作为抗菌促生长剂在家禽养殖业的大量、广泛使用,可能是导致该耐药基因广泛存在的主要原因;而碳青霉烯耐药基因blaNDM,虽然在上游种鸡场为阴性,但在鸡场的鸡、鸟、狗和苍蝇,甚至饲养员携带的大肠杆菌中阳性率极高。这些情况说明,不同耐药基因在鸡肉养殖链中具有不同传播模式。”中国工程院院士、中国农业大学教授沈建忠说。

  要茂盛团队的研究还发现,在高污染、高湿大气环境中,如北京雾霾天,β-内酰胺类耐药基因blaTEM被发现是最丰富的耐药基因亚型。在晚上8点左右,与多重耐药性有关的NDM-1耐药基因在高度污染空气中,有时高达耐药基因相对总量的70%。

  香港大学张彤教授说:“现在的研究是从不同角度来看耐药问题,应该构建一个采取一致行动的平台。特别是抗生素问题是个需要长期解决的难题,目前不可能放弃使用抗生素。但是人们必须意识到,滥用抗生素会导致耐药菌和耐药基因的传播,未来很可能会面临无药可用的状况,我们需要采取措施来延缓耐药发展的速度。抗生素、耐药菌以及耐药基因的来源分析和清单调查需要采用多种手段,选择典型体系进行全面调查,要全方位关注不同介质和来源,包括水土气、养殖环境和医院等;重点需要研究各种选择压力下耐药菌的响应,除了环境中常用的指示生物,也要关注致病菌;环境、医疗、畜牧养殖等领域需要协调制定优先控制名单;另外,需要利用已有的处理技术,优先控制主要污染源。”

  携手找到耐药基因阻断策略

  国家食品安全风险评估中心吴永宁研究员表示,我国生产的抗生素占世界的50%以上,抗生素最大的问题是研发速度赶不上耐药速度,在这个过程中,加速抗生素研究是一个重要策略。

  “对于医学层面的健康和环境风险之间的连接点,必须理解环境中哪些潜在的病原菌携带了怎样的抗性基因。比如细菌携带了抗性基因,并不断繁殖,但目前还不清楚环境条件是如何影响其繁殖和传递的,以及环境中其他污染物是如何诱导抗性基因的产生和传播的。另一个巨大的挑战是,一旦这个细菌带有耐药性并繁殖了,其扩增是受什么环境条件的影响。”中科院城市环境研究所研究员朱永官说。

  尽管目前已有了一些基础研究和数据,但从全球看,对环境中耐药基因的起因、来源、迁移和归宿仍未有全面和彻底的科学研究,如何进行环境健康风险评估,仍然缺乏基本框架和模型。另外,还需对控制阻断策略、实施方案等进行全局性思考和研讨,以削减并最终阻断抗生素和耐药基因的环境排放。

  香港理工大学教授李向东认为,来源分析是摸家底、找重点。抗生素的效应是否被夸大,如何更有效找到途径,如何给政府提供一些决策报告,就需要把更广义范围内的健康效应找出来。对此,中国疾病预防控制中心环境所施小明研究员建议,在典型气候区域做一个系统性分析,包括污染环境、动物、人体,做一个全面系统的科学调查。

  “当务之急是要了解我国的耐药菌及耐药基因污染情况究竟怎样,避免讲得过于严重,但也要实事求是,重视科学数据,加强传播机理、环境过程、生物可利用性等研究。其中,健康危害的研究是最重要的方面。”中国科学院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员江桂斌说。与会专家学者还一致呼吁,在世界范围内,包括医疗卫生、微生物学、农业动物养殖、食品安全、流行病调查、环境保护及工程技术等不同学科领域的专家,应携起手来共同应对耐药菌和耐药基因的挑战。(李 禾)

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