水产业中抗生素耐药性研究现状
洪扬 李孟月 张驰 刘霖 杨陈钊 王则金 吕峰 黄莹
摘 要：抗生素的耐药性如今已成为人类健康的巨大威胁，是全球关注的焦点问题。针对抗生素在水产养殖环境及水产中泛滥的现状，该文归纳了抗生素在水产养殖业中的应用现状、抗生素耐药性及其公共健康危害，分析了水产供应链中耐药细菌和耐药基因研究现状及耐药性传播风险，以期对水产业中抗生素耐药性危害的评估和削减提供新视角。
关键词：水产业;抗生素耐药性;耐药基因;公共健康威胁
中图分类号 R123;X21文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）12-0065-05
Research Status of Antibiotic Resistance in Aquatic Product Industry
YANG Hong1，3# Mengyue Li1，3# et al.
（1College of Food Science， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002， China;3Agricultural Preservation Technology Development Base in Fujian Province， Fuzhou 350002， China）
Abstract： Antibiotic resistance has become a major public health concern and one of the key problems in the world. As for the fact of the spread of antibiotic resistance in aquaculture environment and aquaculture products， this review summarizes the application status of antibiotics in aquaculture， antibiotic resistance and its public health hazard， and discusses the current situation of study on antibiotic resistant bacteria and antibiotic resistance genes in seafood supply chain， as well as the the spread hazard of antibiotic resistance. Therefore， this paper would present new direction for the assessment and mitigation of antibiotic resistance hazard in aquatic product industry.
Key words： Aquatic product industry; Antibiotic resistance; Antibiotic resistance genes; Public health concern.
細菌耐药性的产生已经严重威胁感染性疾病的治疗，并成为全球医学、食品安全、公共卫生安全、经济等领域共同关注的重要问题。据调查显示，每年有超过200万的美国人被细菌感染，其中50%～70%由耐药细菌引起的，并且有超过14000人感染患者死亡。欧洲每年有超过25000人死于因多重耐药细菌引起的感染[1]。2015年，英国经济学家吉姆·奥尼尔提出，“如果我们不采取相应措施，所有人都将受到抗生素耐药性致死的威胁”[2]。据其估计，每年全球约70万人死于超级细菌等耐药菌感染。预计到2050年，细菌耐药将导致全球范围内每年1000万人的死亡，全球GDP年均将下降1.1%～3.8%。2016年9月，G20峰会提出，抗生素耐药性已严重威胁公共健康、经济增长和全球经济稳定，呼吁解决抗生素耐药问题。
近年来，随着水产养殖业的发展迅速，特别是集约化养殖普遍的当下，各类水产动物疾病事件日益增多，由细菌性疾病引起的水生动物病害超过200种[3]。我国渔业因鱼病暴发导致年均经济损失在150～300亿美元[4]。在实际水产养殖过程中，治疗控制这些细菌性疾病的有效手段是合理使用抗生素。此外，抗生素在水产养殖中的应用还包括：对水生动物的生长有很好的促进作用;降低部分动物对营养的需要，减少水产动物对供给养分的依赖[5]。
水产业包括养殖和贮运销售整个产业链。研究显示，水产食品链作为生态系统的重要环节，在全球抗生素耐药性传播扩散中的作用也不可忽略。本文归纳了抗生素在水产养殖业中的应用现状、抗生素耐药性及其公共健康危害、水产供应链中耐药细菌和耐药基因研究现状、水产供应链中细菌耐药性传播风险，以期对水产业中抗生素耐药性危害的评估和削减提供理论基础和新视角。
1 抗生素在水产养殖业中的应用现状
水产养殖业中抗生素的施用情况很大程度上与各国立法监管有关，因此各国存在差异。总体来说，发达国家，比如欧洲、北美和日本，对于水产养殖业中抗生素的施用管控较严格。目前，全球水产养殖业普遍允许使用的抗生素是土霉素、磺胺甲、氟苯尼考，而氯霉素、呋喃类是各国禁用的抗生素。自2001年起欧洲就禁止非治疗用抗生素[6]。2001—2014年间，芬兰渔业使用的抗生素总计有2.3t磺胺、0.6t甲氧苄啶、1.2t土霉素和0.04t氟苯尼考[7]。挪威大力发展渔用疫苗以降低抗生素使用，尤其在三文鱼产业，据有关部门的调查发现，目前挪威养殖的近99%三文鱼都未使用抗生素。
20世纪80年代以前，我国渔用药物的管理缺少规范。近20年来，随着抗生素在水产养殖中的应用越来越广，我国相关部门陆续出台了关于渔药使用的管理规范条例。例如，2002年农业部出台的《无公害食品渔用药物使用准则（NY5071-2002）》中明确规定了土霉素、噁喹酸、磺胺嘧啶、磺胺甲噁唑、磺胺间甲氧嘧啶和氟苯尼考等在水产中的使用规范;农业部第193号《食品动物禁用的兽药及其他化合物清单》和第235号公告《动物性食品中兽药最高残留限量》以及《食品安全国家标准食品中兽药最大残留限量（GB 31650-2019）》，规定了食品动物禁用兽药及其他化合物清单和动物性食品中兽药最高残留限量。
为保障水产品质量安全，我国农业部和国家市场监督管理局例行监测和监督抽检水产样品中兽药残留。据报道，经过管理和整治，我国水产品中农兽药残留抽查合格率很高，近10年的合格率都在97%以上。在农兽药残留不合格的抽检水产样品中，时有报道检出禁用抗生素或者允许使用的抗生素超限量使用。比如，早在2002年我国农业部公布《食品动物禁用的兽药及其他化合物清单》，氯霉素和硝基呋喃类等抗生素被禁止在所有食品动物中应用，但是仍然偶有氯霉素耐药菌和耐药基因甚至是氯霉素在水产养殖业中被检出的报道。磺胺类是允许在水产养殖中使用的抗生素，但有最大残留限量规定，时有水产中检出磺胺超标报道。另外，氟喹诺酮类药物（如恩诺沙星）超标也常是抽检不合格样品的原因。
据报告显示，可能由于立法监管不够完备、从业者教育层次参差不齐、从业者缺乏足够的知识信息储备或操作规范的系统培训、从业者法律或安全意识不足等因素，我国和东南亚一些发展中国家在水产养殖业中使用抗生素仍存在滥用的情况[8，9]。在实际生产实践中，养殖一线的农户由于缺乏足够的知识储备信息和安全意识，可能选择的抗生素种类或剂量不合适，拌药不均匀导致亚致死剂量情况的出现，未作防护裸手接触抗生素，等等。
2 抗生素耐药性及其公共健康危害
细菌耐药性又称为抗药性，是指细菌对抗生素的敏感性下降甚至消失，致使抗生素对细菌的疗效降低或丧失。细菌耐药可分为天然性耐药和获得性耐药2种。天然耐药又被称固有耐药，源自细菌自身的细胞结构或功能特点，由细菌染色体基因决定，可以代代相传，具有遗传性。当细菌接触抗生素以后，由于选择压力，细菌通过基因突变产生耐药基因，改变自身的代谢途径，使其自身能避免被药物抑制或杀灭，并能将该耐药基因垂直传递给后代细胞。此外，细菌通过基因水平转移（Horizontal Gene Transfer，HGT）获得耐药基因产生耐药性，也属于获得性耐药。获得性耐药通常是指细菌通过水平基因转移获得耐药基因，从而使敏感菌转变为耐药菌[10]。水平基因转移方式主要有3种，包括接合、转化和转导。获得性耐药是最主要的耐药菌产生形式。细菌的获得性耐药可能因去除筛选压而消失，也可由质粒等可移动遗传元件将耐药基因转移至染色体，或者转移至其他菌株。细菌的抗生素耐药机制可主要归纳为以下6种，包括抗生素的渗透障碍、产生灭活酶或钝化酶、靶位的改变、增加拮抗物、主动外排和形成生物被膜等[5，11-12]。
随着越来越多新的抗生素不断地被发现，抗生素在临床医疗、水产畜牧养殖中得到了广泛的应用，甚至在某些领域被滥用。含有抗生素的废水若未经适当处理，一经排入环境中会导致整个生态系统被污染。因此，抗生素施用的管控不应只局限于单一领域，各领域间会交叉影响。
不合理使用抗生素会使越来越多的耐药菌和耐药基因产生[13，14]，最后导致抗生素对疾病的治疗效果越来越差。在抗生素不断涌现的今天，感染性疾病的发病率和死亡率仍居高不下，其中耐药菌增多是一个重要原因。抗生素滥用导致越来越多的耐药细菌和耐药基因产生。研究结果表明，抗生素耐药细菌在多种宿主（畜禽、宠物和人类等）、食物、环境中普遍存在[15]。人类可能通过受感染的动物或不洁环境直接接触到抗生素耐药细菌和耐药基因。同时，残留的抗生素或抗生素耐药细菌可能因其污染的食物被人类摄入而经由食物链层层传播最终到人类[16]。由于当前从农场到餐桌的监管措施有限，抗生素耐药细菌和耐药基因的直接或间接传播导致食品链具有较高的公共卫生风险[17]。此外，含有抗生素、耐药细菌和耐药基因的城市污水、临床、农业和养殖业排放废水有时未进行适当处理就被排入水环境，而全球的水系统是一个重要大生态圈，这就加剧了耐药细菌和耐药基因在整个生态系统中的传播。
3 水产供应链中耐药细菌和耐药基因研究现状
在现代水产养殖业中，使用抗生素已是普遍现象。研究表明，全球的水产养殖环境中都检出了多种的抗生素残留[18，19]。水产养殖环境中的细菌在抗生素选择压力的诱导下逐渐产生耐药性、多重耐药性以及交叉耐药性。水生动物是水环境中天然的耐药基因的携带者和传播者，水环境细菌在水生动物体内的繁殖扩增，也增加了整个水环境中的抗生素耐药菌和耐药基因。因此，水产养殖环境中的耐药基因已被认为是新型污染物[20-23]。
目前，国内外养殖场水产样品和市售水产样品都已报道检出多种耐药菌和耐药基因[24-26]。Duran和Marshall的研究数据显示，进口速食虾产品中含有數量庞大的耐药微生物[27]。吴雅丽等[28]对112株鱼源气单胞菌进行了研究，发现氨苄西林和头孢噻吩的耐药率较高。葛铮[29]从淡水鱼类分离出52株维氏气单胞菌，所有菌株都对阿莫西林、庆大霉素和红霉素耐药。Patil等[30]在以色列87个鱼场中分离的气单胞菌普遍对甲氧苄胺嘧啶和磺胺异恶唑耐药。Penders等[31]从荷兰南部室内鱼类养殖场分离的所有气单胞菌对土霉素以及氨苄西林耐药。叶蕾[32]在考察广州市售水产时发现水产养殖品中含有大量耐药共生菌，并在分离505株多重耐药细菌中检测多种耐药基因，包括磺胺耐药基因（sul1和sul2）、四环素耐药基因（tetE）、红霉素耐药基因（ermB和ermC）、β-内酰胺酶编码的抗性基因（blaTEM和blaCMY）以及I型整合子整合酶基因intI。不同样品中检测到的耐药基因的种类和数量各异，呈现出一定程度的复杂性。在已报道的检出耐药基因的水产品的种类繁多，有鲤鱼、鲫鱼、角鳖、虾、鲶鱼、沙丁鱼和红虾等，甚至观赏鱼都有耐药基因检出[33-35]。
此外，在临床菌株、环境菌株及畜禽、水产品等食源性样品分离的多重耐药菌中常检测到编码耐药基因的可移动遗传元件。在畜禽-鱼复合养殖模式中分离得到的气单胞菌中的I类整合子检出率高达88.89%[36]。祝力聘等[37]研究发现，分离自临床样品的肺炎克雷伯菌中I类整合子携带2种耐药基因盒（blaCARB-2和aadA2）。Dalsgaard等[38]对泰国分离的霍乱弧菌携带的I类整合子进行了研究，检测到aadA2耐药基因盒。吴小梅[39]在从福建美洲鳗养殖场的鱼样和水样分离的108株耐药菌中，发现86株（79.6%）菌株含有I类整合子，并在整合子上共检测得到23种不同的耐药基因盒。
因此，水产中已经分离到大量的耐药菌和耐药基因，说明水产品是食品链中耐药菌和耐药基因的重要的潜在传播途径。
4 水产供应链中细菌耐药性传播风险
水产污染的耐药基因很有可能通过食物链感染人类[40，41]。除了少部分生食的海鲜，多数水产品一般需要经高温烹饪后才能食用，这一加工过程基本能消除耐药菌的威胁。但是从养殖、贮运、销售到消费者初加工的整个过程中，耐药菌仍有可能通过直接接触等方式进行扩散[42，43]。比如，人员在操作过程中可能接触到耐药菌;耐药菌可能污染贮运操作环境和用具[35]。耐药基因和耐药细菌还可以通过水生动物的排泄物排入水环境中，再次污染水生生态系统。据报道，耐药基因在各种水生动物的体内和粪便中以及水产养殖场的废水和底泥中均有检出[7，18，44]。此外，在加工过程中，水产的下脚料（如鱼肠、鱼鳞及鱼鳃等）中的耐药菌和耐药基因也可能因随意丢弃而进入生态链[45]。
已有研究表明，水产源的耐药基因可经HGT转移至其他宿主菌株，包括人体宿主菌。Rhodes等[46]研究发现，四环素抗性编码质粒可通过接合在人类和水产源的多种分离菌株（包括气单胞菌和大肠杆菌）之间进行转移，其结果为耐药基因在不同宿主环境之间传播提供了直接证据。从鱼肠源Lactococcus lactis sp.lactis KYA-7中分离出的四环素抗性质粒，以格氏乳球菌为中介菌，通过接合转移的方式能转移到单增李斯特菌中[47]。此外，付佳伦[48]通过给斑马鱼饲喂携带耐药质粒菌株，结果表明，12%的粪便固有细菌通过质粒的接合获得了耐药基因。因此，水产源耐药基因已经成为环境污染物，并且有在生态系统中水平转移的潜在可能性，将威胁公共健康。但是这种潜在威胁风险尚未得到充分评估。
5 结语
耐药细菌和耐药基因在生态系统中的扩散使细菌耐药性问题成为全球关注的焦点。水产业等养殖业面临的细菌耐药性严峻问题，已经引起了各国政府相关部门和科研学者的重视。要解决细菌耐药性的问题，必须多管齐下、多领域协同、综合考虑，采取有效的管控策略措施。比如，进一步完备相关规范立法，加强监管和处罚力度，持续开展抗生素使用专项整治活动;加大对耐药基因这类新型污染物的监测和研究;借鉴人用抗生素的管控方法来管控养殖业的抗生素施用;采取多种形式宣教抗生素安全，规范使用知识和禁限用兽药有关规定，提高从业者对细菌耐药性危害的认识;加强抗生素耐药性削减和抗生素替代品的创新研究，加强水产源细菌疾病发生的监控;落实科技下乡服务工作，加强从业者相关知识、技能的系统培训，提高从业者的法律及安全意识等。
总之，水产业的细菌耐药问题是一个综合性问题，需要政府部门、科研和监管机构及生产企业等多方共同努力，开拓思维，协同管控。
参考文献
[1]Pruden A，Pei R，Storteboom H，et al. Antibiotic resistance genes as emerging contaminants：studies in northern Colorado[J].Environmental Science & Technology，2006，40（23）：7445-7450.
[2]The Review on Antimicrobial Resistance.Tackling drug-resistant infections globally： final report and recommendations.https：//amr-review.org/sites/default/files/ 160518_Final%20paper_with%20cover.pdf
[3]吳金军.华南海水鱼类网箱养殖区耐药菌和耐药基因研究[D].上海：上海海洋大学，2019.
[4]Yuan L，Wang L，Li Z，et al.Antibiotic resistance and microbiota in the gut of Chinese four major freshwater carp from retail markets [J].Environmental Pollution，2019，255：1133327.
[5]张驰.大黄鱼臭氧处理保鲜工艺及其分离细菌耐药性研究[D].福州：福建农林大学，2018.
[6]Watts J E M ，Schreier H J，Lanska L，et al.The rising tide of antimicrobial resistance in aquaculture：Sources，sinks and solutions[J].Marine Drugs，2017，15：158.
[7]Muziasari W I，Pitk?nen L K，S?rum H，et al.The resistome of farmed fish feces contributes to the enrichment of antibiotic resistance genes in sediments below Baltic Sea fish farms [J].Frontiers in Microbiology，2017，7：2137
[8]胡军华，查多，田鹏，等.水产滥用抗生素默认的行规？[J].中国市场，2011（25）：30-31.
[9]Li K，Liu L，Clausen J H，et al.Management measures to control diseases reported by tilapia （Oreochromis spp.） and whiteleg shrimp （Litopenaeus vannamei） farmers in Guangdong，China [J].Aquaculture，2016，457：91-99.
[10]李建華，宋丰贵.细菌生物膜形成与细菌耐药机制研究进展[J].中国新药与临床杂志，2008，27（1）：70-74.
[11]刘利强，杜娟，刘彦威.细菌耐药性的分子机制[J].动物医学进展，2006（10）：47-50.
[12]Depardieu F，Podglajen I，Leclercq R，et al.Modes and modulations of antibiotic resistance gene expression [J].Clinical Microbiology Reviews，2007，20（1）：79-114.
[13]Quinones R A，Fuentes M，Montes R M，et al.Environmental issues in Chilean salmon farming：a review [J].Reviews in Aquaculture，2019，11（2）：375-402.
[14]Millanao A，Barrientos M，Gomez C，et al.Injudicious and excessive use of antibiotics：public health and salmon aquaculture in Chile [J].Revista Medica De Chile，2011，139（1）：107-118.
[15]Kirbis A，Krizman M.Spread of antibiotic resistant bacteria from food of animal origin to humans and vice versa [M].Procedia Food Science，2015：148-151.
[16] Founou L L，Founou R C，Essack S Y.Antibiotic resistance in the food chain：a developing country-perspective [J].Frontiers in Microbiology，2016，7：1881.
[17]Padungtod P，Kadohira M，Hill G.Livestock production and foodborne diseases from food animals in Thailand [J].The Journal of Veterinary Medical Science，2008，70（9）：873-879.
[18]Zhong Y，Chen Z，Dai X，et al.Investigation of the interaction between the fate of antibiotics in aquafarms and their level in the environment [J].Journal of Environmental Management，2018，207：219-229.
[19]Chen B，Lin L，Fang L，et al.Complex pollution of antibiotic resistance genes due to beta-lactam and aminoglycoside use in aquaculture farming [J].Water Research，2018，134：200-208.
[20]Le T X，Munekage Y.Residues of selected antibiotics in water and mud from shrimp ponds in mangrove areas in Viet Nam [J].Marine Pollution Bulletin，2004，49（11-12）：922-929.
[21]Schmidt A S，Bruun M S，Dalsgaard I，et al.Occurrence of antimicrobial resistance in fish-pathogenic and environmental bacteria associated with four danish rainbow trout farms [J].Applied and Environmental Microbiology，2000，66（11）：4908-4915.
[22]崔佳佳，王荻，卢彤岩，等.养殖鱼源嗜水气单胞菌对氟喹诺酮类药物的耐药机制[J].水产学报，2016，40（3）：495-502.
[23]崔佳佳，王荻，卢彤岩，等.嗜水气单胞菌对四环素类药物诱导耐药表型及机理研究[J].微生物学报，2016，56（7）：1149-1158.
[24]Hossain S，Wickramanayake M，Dahanayake P S，et al.Species identification，virulence markers and antimicrobial resistance profiles of Aeromonas sp.isolated from marketed hard-shelled mussel （Mytilus coruscus） in Korea [J].Letters in Applied Microbiology，2020，70（3）：221-229.
[25]Nnadozie C E，Odume O N.Freshwater environments as reservoirs of antibiotic resistant bacteria and their role in the dissemination of antibiotic resistance genes [J].Environmental Pollution，2019，254（15）：113067.
[26]Bueno I，Travis D，Gonzalez-Rocha G，et al.Antibiotic resistance genes in freshwater trout farms in a watershed in Chile [J].Journal of Environmental Quality，2019，48（5）：1462-1471.
[27]Duran G.M.and Marshall D.L.Ready-to-eat shrimp as an international vehicle of antibiotic-resistant bacteria [J].Journal of Food Protection，2005，68（11）：2395-2401.
[28]吴雅丽，邓玉婷，姜兰，等.广东省水产动物源气单胞菌对抗菌药物的耐药分析[J].上海海洋大学学报，2013，22（2）：219-224.
[29]葛铮.不同淡水鱼类维氏气单胞菌的分离鉴定及耐药性分析[D].吉林：吉林农业大学，2015.
[30]Patil H J，Benet-Pearlberg A，Naor A，et al.Evidence of increased antibiotic resistance in phylogenetically-diverse Aeromonas isolates from semi-intensive fish ponds treated with antibiotics [J].Frontiers in Microbiology，2016，7：1875.
[31]Penders J，Stobberingh E E.Antibiotic resistance of motile aeromonads in indoor catfish and eel farms in the southern part of The Netherlands [J].International Journal of Antimicrobial Agents，2008，31（3）：261-265.
[32]葉蕾.广州市水产养殖品中耐药共生菌分布及耐药基因传播机制的研究[D].广州：华南理工大学，2012.
[33]谭爱萍.水产动物源气单胞菌耐药性与质粒介导喹诺酮类耐药研究[D].广州：华南农业大学，2016.
[34]Dib A L，Agabou A，Chahed A，et al.Isolation，molecular characterization and antimicrobial resistance of enterobacteriaceae isolated from fish and seafood [J].Food Control，2018，88：54-60.
[35]Verner-Jeffreys D W，Welch T J，Schwarz T，et al.High prevalence of multidrug-tolerant bacteria and associated antimicrobial resistance genes isolated from ornamental fish and their carriage water [J].PloS One，2009，4（12）：e8388.
[36]冯永永.畜禽-鱼复合养殖模式中气单胞菌Ⅰ类整合子的分子流行特征[D].上海：上海海洋大学，2016.
[37]祝力骋，卢俊婉，王建，等.肺炎克雷伯菌blaCARB-2基因的分布及结构分析[J].遗传，2018，40（7）：593-600.
[38]Dalsgaard A，Forslund A，Serichantalergs O，et al.Distribution and content of class 1 integrons in different Vibrio cholerae O-serotype strains isolated in Thailand [J].Antimicrobial Agents and Chemotherapy，2000，44（5）：1315-1321.
[39]吴小梅.美洲鳗鲡与其养殖水体细菌的耐药性、抗性基因及整合子的研究[D].厦门：集美大学，2016.
[40]Huang Y，Zhang L，Tiu L，et al.Characterization of antibiotic resistance in commensal bacteria from an aquaculture ecosystem [J].Frontiers in Microbiology，2015，6：914
[41]王明贵，袁瑾懿.水产养殖中使用抗菌药物对人类健康的影响[J].中国感染与化疗杂志，2011，11（2）：107.
[42]Tan S L，Lee H Y，Mahyudin N A.Antimicrobial resistance of Escherichia coli and Staphylococcus aureus isolated from food handler′s hands [J].Food Control，2014，44：203-207.
[43]Rong D，Wu Q，Xu M，et al.Prevalence，virulence genes，antimicrobial susceptibility，and genetic diversity of Staphylococcus aureus from retail aquatic products in China [J].Frontiers in Microbiology，2017，8：714.
[44]Gao Q，Li Y，Qi Z，et al.Diverse and abundant antibiotic resistance genes from mariculture sites of China′s coastline [J].Science of the Total Environment，2018，630：117-125.
[45]洪扬.大黄鱼供应链中细菌抗生素耐药基因及I类整合子研究[D].福州：福建农林大学，2020.
[46]Rhodes G，Huys G，Swings J，et al.Distribution of oxytetracycline resistance plasmids between aeromonads in hospital and aquaculture environments：implication of Tn1721 in dissemination of the tetracycline resistance determinant tetA [J].Applied and Environmental Microbiology，2000，66（9）：3883-3890.
[47]付佳伦.细菌耐药基因在斑马鱼体内定植、转移规律及机制研究[D].北京：中国人民解放军军事医学科学院，2017.
[48]Guglielmetti E，Korhonen J M，Heikkinen J，et al.Transfer of plasmid-mediated resistance to tetracycline in pathogenic bacteria from fish and aquaculture environments[J].FEMS Microbiology Letters，2009，293（1）：28-34.
（责编：张宏民）
