郭瑞鵬，吳銀寶，2，3＊

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州510642；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)業(yè)部生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州510642；3.廣東省高等學(xué)校農(nóng)業(yè)生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州510642）

抗生素在治療、預(yù)防畜禽疾病和促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)等方面發(fā)揮著積極作用，同時(shí)其在生物體和環(huán)境中殘留所引起的負(fù)面效應(yīng)也日益增大。獸用抗生素進(jìn)入畜禽體后，經(jīng)體內(nèi)代謝，其原形及其代謝產(chǎn)物一方面會(huì)在畜禽機(jī)體內(nèi)殘留；另一方面會(huì)隨著畜禽排泄物進(jìn)入環(huán)境，對(duì)環(huán)境生物構(gòu)成威脅［1］。已有的研究認(rèn)為，環(huán)境中的獸用抗生素殘留除影響微生物數(shù)量及功能外，還可能誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生并傳播耐藥基因，改變環(huán)境微生物的結(jié)構(gòu)，使環(huán)境中的耐藥微生物成為優(yōu)勢(shì)菌群，而環(huán)境介質(zhì)如土壤、水體中耐藥微生物種類與數(shù)量的不斷增加可能會(huì)對(duì)人類以及動(dòng)物健康造成威脅［2］。因此本文綜述了獸用抗生素殘留對(duì)環(huán)境中細(xì)菌耐藥性影響的相關(guān)研究，為該領(lǐng)域的研究提供參考。

1 抗生素殘留及細(xì)菌耐藥性

畜牧養(yǎng)殖業(yè)中獸用抗生素的廣泛應(yīng)用被認(rèn)為是環(huán)境中獸用抗生素殘留的主要來(lái)源之一［3］。已有的研究表明，獸用抗生素很難被動(dòng)物完全吸收并分解，大約有30%～75%的抗生素以母體化合物的形式隨糞尿排出體外［4］。同時(shí)值得注意的是，獸用抗生素的大量應(yīng)用還導(dǎo)致了微生物耐藥性的產(chǎn)生與傳播，造成微生物耐藥基因的出現(xiàn)。目前，微生物中含有的耐藥基因已被列為一種新型的環(huán)境污染物［5］，耐藥基因的存在及其在環(huán)境中的傳播都會(huì)對(duì)環(huán)境微生物區(qū)系產(chǎn)生較大影響，引起微生物群落結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而影響所在生態(tài)系統(tǒng)的功能。

1.1 環(huán)境中的獸用抗生素殘留現(xiàn)狀

畜禽糞便產(chǎn)量大，超過(guò)80%的畜禽糞便不經(jīng)過(guò)綜合處理直接排放到環(huán)境當(dāng)中［6］。Wei等［7］研究發(fā)現(xiàn)，在養(yǎng)殖場(chǎng)污水中，環(huán)丙沙星、恩諾沙星以及氟苯尼考的含量分別為3.35μg／L、1.09μg／L和0.95 μg／L。Ho等［8］研究發(fā)現(xiàn)，肉雞糞便中氟甲喹的含量最高可達(dá)1331.4μg／kg DM，土壤中多西環(huán)素含量最高可達(dá)78516.1μg／kg DM 畜禽糞便施用于農(nóng)田或者進(jìn)入水體后，會(huì)造成環(huán)境中相應(yīng)抗生素的殘留和累積。Hamscher等［9］應(yīng)用液質(zhì)譜聯(lián)用的方法測(cè)定地表土壤和地下水中抗生素的殘留情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)部分土壤樣品金霉素和磺胺地托辛的含量分別為13.1μg／kg和7.7μg／kg，15個(gè)水樣中有4個(gè)測(cè)到磺胺嘧啶（0.23μg／L）磺胺地托辛（0.14～0.88 μg／L）。Wei等［7］在采集的河水樣品中發(fā)現(xiàn)環(huán)丙沙星、恩諾沙星以及氟苯尼考的含量分別高達(dá)5.93 μg／L、4.24μg／L和2.40μg／L顯著高于采集的養(yǎng)殖場(chǎng)廢水中抗生素含量。

1.2 環(huán)境中細(xì)菌耐藥性現(xiàn)狀

外界環(huán)境作為承載細(xì)菌等微生物的儲(chǔ)存媒介之一，動(dòng)物體內(nèi)的耐藥菌進(jìn)入外界環(huán)境必然會(huì)引起外界環(huán)境中土著細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生。姚美玲［10］對(duì)雞、兔舍舍內(nèi)外不同高度處空氣中的大腸桿菌耐藥性檢測(cè)表明，畜舍及其周圍環(huán)境中的氣載大腸桿菌耐藥性嚴(yán)重，且以多重耐藥為主。Vanessa等［11］研究了土壤中480種不同芽孢微生物，發(fā)現(xiàn)每種微生物對(duì)7種以上抗生素產(chǎn)生了耐受性，并指出土壤已經(jīng)成為一個(gè)巨大的耐藥基因庫(kù)。耐藥性的產(chǎn)生導(dǎo)致細(xì)菌產(chǎn)生耐藥基因，而耐藥基因的產(chǎn)生又會(huì)反過(guò)來(lái)調(diào)控耐藥性。在動(dòng)物糞便中、施用糞便的土壤中、畜禽糞便堆肥、地表水以及地下水等多種環(huán)境介質(zhì)中眾多的學(xué)者均檢測(cè)到了耐藥基因的出現(xiàn)，而且，耐藥基因出現(xiàn)的種類并不單一，常常是多種耐藥基因同時(shí)檢測(cè)到。Mccauley等［12］在豬場(chǎng)廢水泥漿中，檢測(cè)到多種四環(huán)素類耐藥基因（tet）的出現(xiàn)。Rahman等［13］研究發(fā)現(xiàn)在海洋沉積物中，96%的耐藥菌株含有tet基因。Hoa等［14］在魚(yú)塘、蝦池中檢測(cè)到磺胺類耐藥基因sul1、sul2、sul3的出現(xiàn)，這可能與來(lái)自于豬場(chǎng)的廢水有關(guān)。

2 抗生素耐藥性的產(chǎn)生及傳播途徑

2.1 耐藥性的產(chǎn)生

細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生一般分為兩個(gè)方面：一是固有耐藥性，來(lái)源于細(xì)菌本身攜帶的耐藥基因［15-17］。Akinbowale等［18］在檢測(cè)對(duì)土霉素產(chǎn)生耐藥性菌株的耐藥基因時(shí)發(fā)現(xiàn)，有75%的細(xì)菌含有tet基因，其中50%為tet（M），45%為tet（E），35%為tet（A），15%為tet（D）。二是獲得性耐藥性，主要是由于基因突變、攜有耐藥基因的質(zhì)粒在細(xì)菌間的轉(zhuǎn)移、外源性DNA摻入重組［12］。有報(bào)道稱大腸桿菌對(duì)喹諾酮類藥物產(chǎn)生耐藥性的機(jī)制通常是由編碼DNA螺旋酶或拓?fù)涿窱V的染色體基因突變和／或?qū)е滤幬镛D(zhuǎn)運(yùn)改變的突變引起的［19］。磺胺類藥物的耐藥基因大多出現(xiàn)在不動(dòng)桿菌的質(zhì)粒上，芽孢桿菌是攜帶tet基因的優(yōu)勢(shì)菌種［10-11］。獲得性耐藥性的產(chǎn)生，另外一個(gè)來(lái)源是抗生素的大量使用，抗生素的選擇性作用促進(jìn)了細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)，隨著恩諾沙星在肉仔雞中的使用，在5 d內(nèi)，最小抑菌值（MIC）從0.25μg／m L增加到32μg／m L［20］。

單個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的耐藥性效果較小，但是由于菌群數(shù)量大，因此細(xì)菌耐藥性經(jīng)常發(fā)生。動(dòng)物腸道內(nèi)產(chǎn)生耐藥性的細(xì)菌和經(jīng)體內(nèi)代謝的獸用抗生素原形或者代謝產(chǎn)物經(jīng)動(dòng)物糞便排放到外界環(huán)境中均能引起細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生以及傳播?？股氐氖褂靡约霸诃h(huán)境中的殘留，對(duì)于敏感性較高的細(xì)菌來(lái)說(shuō)會(huì)抑制其生長(zhǎng)甚至殺滅細(xì)菌，而高耐受性細(xì)菌會(huì)存活下來(lái)，并且發(fā)展成為優(yōu)勢(shì)菌群。

耐藥性的傳播除了受到菌群數(shù)量的影響之外，外界環(huán)境變化以及畜禽種類也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)當(dāng)斷奶的小牛日糧中添加四環(huán)素時(shí)，夏季四環(huán)素類耐藥基因的含量要比秋季低10～100倍［21］。Chen等［22］通過(guò)檢測(cè)豬糞和牛糞中耐藥基因的含量時(shí)發(fā)現(xiàn)，豬糞中紅霉素耐藥基因（erm）基因的含量水平高于牛糞。

2.2 耐藥性的傳播途徑

耐藥性的傳播類型可以分為兩種：個(gè)體耐藥菌的垂直傳播和耐藥基因的水平傳播。兩者之中以耐藥基因的水平傳播方式更為普遍。細(xì)菌的質(zhì)粒一般都攜帶有耐藥基因，耐藥基因可通過(guò)轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)作用在微生物種內(nèi)、種間等進(jìn)行傳遞轉(zhuǎn)移。通過(guò)這種水平轉(zhuǎn)移，細(xì)菌的耐藥性擴(kuò)散迅速、廣泛，耐藥株可自身克隆擴(kuò)散，也可與敏感株進(jìn)行遺傳物質(zhì)交換。Simjee等［23］在雞糞腸球菌中檢測(cè)到了可移動(dòng)遺傳子Tn196和信息素誘導(dǎo)質(zhì)粒。Jacobs［24］在對(duì)37株氣單孢菌的耐藥性進(jìn)行檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，有27株菌攜有耐藥質(zhì)粒，其中14株攜有多重耐藥性質(zhì)粒，在對(duì)質(zhì)粒攜帶的多重耐藥性整合因子class1進(jìn)行PCR擴(kuò)增之后，檢測(cè)到其中含有多種不同的耐藥基因。Lin［25］通過(guò)調(diào)查密蘇比河耐藥基因情況時(shí)發(fā)現(xiàn)，58%的多重耐藥菌擁有整合子I，在整合子包含的耐藥基因中，β-內(nèi)酰胺酶類耐藥基因占44%，氨基糖甙耐藥基因16%，磺胺類耐藥基因和季胺鹽類復(fù)合物耐藥基因占24%。

不同類藥物的耐藥基因之間會(huì)產(chǎn)生相互影響。Chen等［22］研究發(fā)現(xiàn)，在畜禽糞便以及曝氣池中四環(huán)素類藥物耐藥基因（tet）含量水平同大環(huán)內(nèi)脂類耐藥基因（erm）之間存在正相關(guān)。由此可見(jiàn)，耐藥基因之間存在著可能的協(xié)同作用也是導(dǎo)致耐藥基因在環(huán)境中數(shù)量不斷增多進(jìn)而引起耐藥性廣泛傳播的原因之一。

3 抗生素殘留對(duì)環(huán)境中細(xì)菌耐藥性的影響

獸用抗生素的使用不僅造成動(dòng)物體內(nèi)微生物產(chǎn)生耐藥性，而且其隨畜禽糞便進(jìn)入土壤等環(huán)境中，會(huì)影響昆蟲(chóng)等動(dòng)物的生長(zhǎng)、導(dǎo)致環(huán)境微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，降低環(huán)境中微生物的活性［26］，引起環(huán)境中微生物耐藥性的產(chǎn)生并引起耐藥性傳播，進(jìn)而引起耐藥性細(xì)菌以及耐藥基因含量的增加［21］，打破了土著微生物群落的生態(tài)平衡。

畜牧養(yǎng)殖業(yè)中過(guò)量使用獸用抗生素，畜禽糞便不經(jīng)過(guò)無(wú)害化等有效手段進(jìn)行處理便進(jìn)入水體、土壤等環(huán)境中，導(dǎo)致環(huán)境中細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生及傳播現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。

3.1 畜禽糞便中的細(xì)菌耐藥性

畜禽糞便是獸用抗生素進(jìn)入環(huán)境中的一個(gè)中介途徑，畜禽糞便中耐藥性細(xì)菌的數(shù)量對(duì)于環(huán)境中耐藥性的傳播有著顯著的影響，畜禽體內(nèi)微生物所產(chǎn)生的耐藥性能隨糞便進(jìn)入環(huán)境，并將耐藥基因傳播給環(huán)境微生物。因此作為獸用抗生素進(jìn)入環(huán)境的一個(gè)重要媒介，有必要對(duì)畜禽糞便中殘留的獸用抗生素對(duì)細(xì)菌耐藥性的影響進(jìn)行研究。Pei等［27］在添加了強(qiáng)力霉素、磺胺甲惡唑、泰樂(lè)菌素和莫能菌素之后，檢測(cè)曝氣池奶牛糞便中耐藥基因的變化情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)四環(huán)素耐藥基因和磺胺類耐藥基因先上升后回到初始水平，大環(huán)內(nèi)脂類耐藥基因ere（A）和msr（A）含量則一直持較低水平，盡管添加了殺蟲(chóng)劑，但是tet基因的含量一直增加。四環(huán)素類藥物相對(duì)其他獸用抗生素在畜牧生產(chǎn)中應(yīng)用的更為廣泛，這也可能是由于抗生素的長(zhǎng)期性選擇壓力作用，使得tet基因水平傳播更為廣泛，含有tet基因的細(xì)菌更能耐受四環(huán)素類藥物。細(xì)菌耐藥性以及耐藥基因的產(chǎn)生是由于抗生素的長(zhǎng)期選擇性壓力造成的。Schwaiger等［28］研究發(fā)現(xiàn)，隨著四環(huán)素濃度的增加，糞便細(xì)菌中tet（L）和tet（M）同時(shí)檢測(cè)到的幾率也就越大。畜禽糞便中細(xì)菌的耐藥性大多是來(lái)源于動(dòng)物腸道中具有耐藥性的微生物。

3.2 水體中的細(xì)菌耐藥性

殘留的獸用抗生素排放到水體中會(huì)導(dǎo)致水中細(xì)菌耐藥性基因的含量增加。鄒世春等［29］對(duì)河水中不同地點(diǎn)抗生素細(xì)菌耐藥性進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，研究的9個(gè)樣品中有8個(gè)樣品對(duì)磺胺二甲嘧啶有耐藥性，5個(gè)樣品對(duì)四環(huán)素有耐藥性，7個(gè)樣品對(duì)紅霉素有耐藥性，其中5個(gè)樣品有對(duì)3種抗生素均表現(xiàn)耐藥性，并發(fā)現(xiàn)sul1和sul2磺胺抗性基因的含量水平與水中磺胺的含量分布具有一定的相關(guān)性，說(shuō)明外源性抗生素對(duì)河流的污染是誘導(dǎo)抗性基因產(chǎn)生的重要因素。同樣，Luo等［30］研究發(fā)現(xiàn)sul1和sul2等磺胺類耐藥基因同水體中（海河）磺胺類藥物的含量稱顯著正相關(guān)，并指出磺胺類藥物大多來(lái)自于畜牧養(yǎng)殖業(yè)［31］。水產(chǎn)養(yǎng)殖中漁藥多以拌料或直接投入水體的方式給藥，藥物經(jīng)動(dòng)物排泄最終進(jìn)入土壤和表層水體中［32］，部分動(dòng)物糞便也可直接應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖中。這兩種方式都造成藥物在表層水體等環(huán)境中殘留，藥物在環(huán)境中殘留將誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性。有報(bào)道發(fā)現(xiàn)魚(yú)牧混合魚(yú)塘由于畜牧養(yǎng)殖中動(dòng)物糞尿等排泄物和飼料流入魚(yú)塘，不僅污染魚(yú)塘環(huán)境，同時(shí)誘導(dǎo)水源細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生，導(dǎo)致混合魚(yú)塘細(xì)菌耐藥率明顯高于不添加糞便的魚(yú)塘［33］。易秀麗等［34］發(fā)現(xiàn)不同水源糞腸球菌耐藥性有所不同，糞腸球菌耐藥性水平的高低同水環(huán)境中抗生素的殘留量成正相關(guān)，抗生素污染程度越大，耐藥性越高。

3.3 土壤中的細(xì)菌耐藥性

畜禽糞便還田利用，殘留的獸用抗生素會(huì)導(dǎo)致土壤環(huán)境中耐藥性的傳播。土壤中細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生在絕大多數(shù)情況下是直接在畜禽糞便中產(chǎn)生然后通過(guò)糞便直接在引起細(xì)菌耐藥性在土壤中的傳播。土壤環(huán)境中細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生同殘留的獸用抗生素濃度相關(guān)，獸用抗生素殘留的不斷累積會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生。Sudeshna等［35］發(fā)現(xiàn)含有金霉素的糞便施用到土壤當(dāng)中，土壤中耐金霉素的細(xì)菌含量顯著增加。適量的施用糞肥并不會(huì)顯著導(dǎo)致耐藥菌耐藥性的擴(kuò)散，但是隨著施用量得增加耐藥性擴(kuò)散趨勢(shì)就會(huì)增加。Sengelova等［36］研究發(fā)現(xiàn)土壤中四環(huán)素耐藥菌的發(fā)生率隨施肥量增加而提高，表明耐藥菌可以隨動(dòng)物的糞便直接擴(kuò)散土壤中，導(dǎo)致耐藥性在土壤中的傳播。Esiobu等［37］在將含有獸藥殘留的奶牛糞便施用到土壤中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)菌對(duì)于盤尼西林、四環(huán)素和鏈霉素的耐藥性增加了70%。獸藥殘留對(duì)土壤細(xì)菌耐藥性的影響不僅與殘留濃度有關(guān)，同糞便的施用時(shí)間也存在一定關(guān)系。施用時(shí)間越長(zhǎng)，細(xì)菌耐藥性也就越大，耐藥菌株的數(shù)量也就會(huì)越多［36］。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，堆積過(guò)含有耐藥基因雞糞的土地，在移除雞糞兩年之后，土壤樣品中檢測(cè)到少量耐藥基因以及相關(guān)基因轉(zhuǎn)座子的存在［38］。

由于人類以及動(dòng)物活動(dòng)的影響，各種環(huán)境之間交互性逐漸加大，這就更加促進(jìn)了耐藥性在水體、土壤、空氣等環(huán)境介質(zhì)的傳播。細(xì)菌耐藥性的傳播不再只在單一的環(huán)境介質(zhì)中進(jìn)行。隨著畜禽糞便以及其他含有獸用抗生素殘留的媒介在環(huán)境中的流通，不同環(huán)境之間細(xì)菌耐藥性以及耐藥基因也會(huì)產(chǎn)生交互影響，尤其是耐藥性在不同介質(zhì)致病性細(xì)菌之間的傳播，對(duì)于人類和動(dòng)物的健康必然會(huì)造成危害。

4 研究展望

對(duì)于抗生素的使用同耐藥性的選擇之間的關(guān)系研究較多，然而關(guān)于耐藥性表現(xiàn)型與基因型的研究缺乏適當(dāng)?shù)臏y(cè)定方法。有研究發(fā)現(xiàn)，同一環(huán)境下，糞腸球菌和金黃色葡萄球菌耐藥性的表現(xiàn)型和基因型出現(xiàn)差異，部分是因?yàn)榇嬖谝恍┓乐挂苿?dòng)的DNA因子進(jìn)行交換的障礙［23］。不同環(huán)境介質(zhì)中細(xì)菌耐藥性及其抗性基因的種類數(shù)量有所不同，應(yīng)該建立系統(tǒng)的測(cè)定方法，同時(shí)應(yīng)該考慮環(huán)境因子與微生物耐藥性之間的關(guān)系。

許多微生物的抗性基因常與一些可移動(dòng)的基因元件相關(guān)聯(lián)，這些基因元件往往攜帶有其他種類的抗性基因，比如重金屬，這就使得微生物除了具有耐藥性之外還產(chǎn)生多抗性，因此應(yīng)該從整體的水平對(duì)環(huán)境中微生物的抗性進(jìn)行研究。

目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)細(xì)菌耐藥性的調(diào)查研究大多集中在生活飲用水、醫(yī)院周圍和食源性病原菌中，對(duì)于環(huán)境中細(xì)菌耐藥性未引起足夠的重視，有關(guān)于不同自然環(huán)境中細(xì)菌耐藥性傳播的規(guī)律尚乏研究。環(huán)境介質(zhì)中細(xì)菌耐藥性相對(duì)于醫(yī)院和食源性病原菌的耐藥性情況更為復(fù)雜，而土壤和水體等作為環(huán)境中細(xì)菌耐藥性的主要傳播途徑，更應(yīng)該受到嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)。

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