抗生素逆袭

　　众多环境科学家担心，这种新型污染物将给人类带来灾难，超级细菌的出现便是其中之一。遗憾的是，经记者调查发现，国内尚未开展抗生素环境污染的健康风险相关研究。

　　环境科学家的担心并非空穴来风，与抗生素滥用有关的超级细菌如今已经在全球各地被发现，成为临床医生面临的挑战。

　　作为20世纪最重要的医学发现之一，由于抗生素能杀死细菌，自其被发现以来在医疗领域得到了广泛的应用，在细菌感染的救治中发挥了不可替代的作用。

　　不幸的是，越来越多的研究显示，由于农业上的滥用导致抗生素大量残留在环境中，产生了一些传播能力较强的抗性基因。

　　南开大学环境科学与工程学院教授罗义告诉《中国科学报》记者：“环境学家已经在全球各地都发现了抗生素抗性基因，抗性基因残留在环境中将增加超级细菌产生的风险。”

　　一场抗生素的逆袭开始了。

　　抗性基因泛滥海河

　　随着越来越多耐药性细菌的出现，抗生素的滥用饱受诟病。上世纪80年代，耐药性细菌在饮用水中被发现，这些细菌可以直接通过饮水或水上娱乐活动进入人体。不久后，人们发现了能够帮助细菌不被抗生素杀死的“抗性基因”。

　　上世纪90年代开始，科学家开始系统地调查水环境中抗生素的残留和污染问题。直到2000年，世界卫生组织（WHO）将抗生素抗性基因定义为“新型污染物”，认为这是“下个世纪威胁人类健康最重大的挑战”，并宣布在全球范围开展抗性基因的污染调查战略部署。

　　迄今为止，已经有16种四环素类抗性基因，3种磺胺类抗性基因和10种β-内酰胺类抗性基因在废水、河流、海洋、灌溉渠、污水处理厂、饮用水、沉积物、土壤、空气等环境介质中被发现。这让人们意识到，这种污染物已经无处不在，中国也不例外。

　　近年来，海河流域的抗性基因污染便受到国内环境领域学者的关注。2008年开始，罗义和同事详细地调查了整个海河流域抗性基因污染的情况，结果不容乐观。

　　海河是我国北方地区规模最大的水系，流域面积约26万平方公里，占全国总面积的3.3%，其中包含农田12万平方公里。整个流域人口密集，大中城市众多，是环渤海地区的经济中心。同时，该区域畜牧业和水产养殖业发达，贡献占农业国内生产总值（GDP）的57%，达到全国水平的两倍。

　　目前，已有研究发现，ARGs（抗生素抗性基因）在我国内陆水域出现，特别在沿海水域和水产养殖池塘。为了在更大尺度上实地考察其浓度和抗生素残留的特点，2008年8月和12月，在国家自然科学基金的支持下，罗义和同事们在长达72公里的海河沿岸搜集河水和水底沉积物的样本。

　　尽管这条河流看上去与从前无异，但研究人员相信，海河及其支流的水中极有可能已经被抗生素抗性基因占领。

　　于是，他们在海河主干流上选取了7个采样点，同时在其支流新开河、洪泥河、月牙河及马厂减河上分别选取4个采样点。最后，在经典的分子生物学技术聚合酶链式反应（PCR）下，研究人员发现，具有高水平编码的磺胺类药抗性基因sul1和sul2在所有的样品中都检测到了。这几乎可以断定，这些基因在整个海河流域存在。同时，他们还检测到诸如tetW、tetQ、tetO等四环素类药抗性基因。

　　此外，就磺胺类药抗性基因而言，河底沉积物中的量是水中的120到200倍。“这证明，海河沉积物是抗生素抗性基因的主要聚集地。”罗义在研究报告中这样写道。

　　随后，研究人员根据这一调查结果撰写了一篇论文。2010年，国际权威学术期刊《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）发表了这篇文章。审稿专家评价说：“在中国海河这样较大水系开展研究，通过这些野外数据的获得对于正确认识抗生素在全球的使用模式及其在水、沉积物中的分布具有重要贡献。”

　　养殖业受非议

　　过去的研究将ARGs污染源指向了农业上的滥用抗生素。罗义在这次调查中，便考察了位于某些饲养场、牛奶场和鱼塘附近的海河支流，发现其中有较高含量的ARGs。为了进一步查清海河流域ARGs的确切来源，他们又在2009年冬夏两季开展了这一区域抗生素种类的大规模调查。

　　除了主干流的9个采样点外，研究人员还选取了6个可能存在污染源的支流采样点及集约化畜禽养殖场、鱼塘、养猪场附近的12个采样点。也就是说，此次调查的样本覆盖了天津市区、东丽区和津南区的27个采样点，超过6万平方公里。

　　调查结果在研究人员的意料之内，磺胺、喹诺酮、四环素和大环内酯类共12种抗生素在这些采样点被测量出。磺胺类药物是这一区域内使用的主要抗生素，几乎在所有的采样点都测出了这类抗生素。

　　值得注意的是，丙氟哌酸、氧氟沙星是人常用的抗生素，这两种药则在人口密度较高的天津市区内检测出。而常用兽用抗生素复方磺胺甲恶唑、磺胺氯哒嗪、磺胺嘧啶则在所有农业区域检测出。进一步研究发现，这一区域包括177 个集约化畜禽养殖场和超过66平方公里的水产养殖场。

　　其中，一种名为“磺胺氯哒嗪”的抗生素在养猪场和鱼塘附近的样品中的最大浓度达到每升47微克，比污水处理厂附近样品值还高出一到两个数量级。

　　罗义在研究报告中下结论：“这表明海河流域遭受了来自畜禽养殖的抗生素污染。” 《环境科学与技术》再次接收了这篇研究报告。

　　两篇重要论文的发表让罗义和同事们感到颇为欣慰。不过，他们更担心抗生素抗性基因环境残留的现实。

　　研究表明，抗生素摄入后除少部分残留在体内，85%以上以原药和代谢产物的形式经由病人与动物的粪尿排出体外进入生态环境，将对农田土壤、地表和地下水及生态系统中各类生物产生危害。例如，绵羊口服的土霉素21%通过尿液排出体外，幼牛使用的17%到75%的氯四环素未经代谢就以母体化合物的形态被排出体外。

　　近年来，公众关注的焦点大多集中在医疗抗生素的滥用，兽用抗生素的危害则多少被忽略了。实际上，人类目前对兽药抗生素的使用和消耗量远远高于人用抗生素。曾有统计数据表明，在中国，每年大约生产21万吨抗生素，其中46.1%被用在了畜牧养殖业。

　　在普通养殖户看来，饲料中添加抗生素司空见惯。兽用抗生素主要用于预防、治疗动物疾病，在畜禽养殖业中以亚治疗剂量长期添加于动物饲料，起到刺激动物生长和促进增产的作用。《中国科学报》记者在新浪博客中以“兽用抗生素”为关键词，搜索到800多篇博文。其中题为“猪八戒养猪网”的博客中讨论了如何避免“僵猪”的出现，即猪只吃食不长肉。“及时用抗生素”是博主建议的方法。

　　随着我国大中城市和乡镇集约化畜禽养殖业的迅速发展，含有各种抗生素的畜禽粪便的年产出量还在不断增加。对此，南开大学环境与工程学院教授周启星曾撰文呼吁，鉴于我国抗生素污染的严峻事实，建议应从国家层面上尽快开展有关抗生素环境污染和生态毒害机理的系统研究。

　　好消息是，有关专家透露，国家环保部正在着手制定抗生素污染相关检测方法的标准，但具体时间安排尚不清楚。

　　超级细菌步步逼近

　　事实上，兽用抗生素滥用问题已成为全球性问题。目前，世界上几乎所有国家和地区都采用抗生素来实现增加产量、提高经济效益的目的。美国动物健康研究所统计资料表明，2002年，美国大约有1亿头牲畜、80亿只鸡，700万只猪，3亿只火鸡的饲料中添加了不同程度的抗生素药品。

　　医疗和兽用抗生素的滥用导致了近年来在奥地利、德国、英国、意大利、西班牙、瑞士、荷兰、美国和日本等国家的水体中相继检测到80 多种抗生素药品。

　　周启星曾这样解释抗生素污染的危害：“各种污水处理过程对抗生素类药物基本不起作用或作用很少，进入水体中的抗生素成为水资源重复利用的一个巨大挑战。虽然许多抗生素的半衰期不长，但由于其被频繁地使用并进入环境，导致其形成‘假持续’现象，将对人体健康以及整个生态系统构成长期潜在危害。”

　　他认为，抗生素的环境污染及其生态毒理效应已成为我国乃至全球所面临的重大环境问题之一。

　　不仅如此，众多环境科学家还担心，这种新型污染物甚至还将给人类带来灾难，超级细菌的出现便是其中之一。遗憾的是，经记者调查发现，国内尚未开展抗生素环境污染的健康风险相关研究。

　　不过，环境科学家的担心并非空穴来风，与抗生素滥用有关的超级病菌如今已经在全球各地被发现，成为临床医生面临的挑战。

　　北京大学医学院免疫学系教授王月丹告诉《中国科学报》记者：“耐药性带给人类健康的风险毋庸置疑，医学界近年来也非常关注抗生素耐药性产生的问题。”

　　许多较为严重的感染都在医院发生，一些医院也因此展开回顾性调查。“经验用药以及预防性用药现象普遍存在，医院内感染病原菌中，耐药程度高的非发酵菌分离率逐年上升，并且成为医院内感染的主要菌种之一。”青岛市立医院检验科副主任苏维奇在一次调查报告中称。

　　据媒体报道，2008年，苏维奇对青岛地区2002年1月到2004年12月间临床分离的2552株“非发酵菌”的临床分布特点和耐药性变化进行了分析。药敏结果显示，非发酵菌对庆大霉素、氨苄西林、喹诺酮类等多种抗生素具有较高的耐药率，并且多重耐药现象非常严重。他还发现，呼吸科病房和烧伤病房是这些耐药细菌分布最多的地方。

　　临床医生相信，正是滥用抗生素给了细菌“超级进化”的机会。山西医科大学药学部副主任段金菊曾对山西某医院细菌耐药率及其与抗生素使用相关性开展了十多年的跟踪调查。结果发现，1998年到2010年间，在她研究的12种常用抗生素中，一种“铜绿假单胞菌”对其中9种耐药率几乎增加了一倍。

　　2009年，北京协和医院感染内科主任刘正印遇到了一名感染泛耐药的鲍曼不动杆菌患者。医生在这位刚刚接受了肺移植患者的胸水和痰液中发现了高度耐药的鲍曼不动杆菌，这是一种能抵抗几乎所有抗生素的细菌。

　　这名患者曾在7年前确诊为极易受感染的肺部囊性纤维化。因此，在过去8年，他一直在使用各种抗生素。刘正印解释，大量抗生素的使用，使患者的体内产生了多重耐药性细菌即“超级细菌”。“这种细菌现在越来越多。”刘正印说。

　　不仅如此，目前，已经有证据表明，环境中的超级细菌开始向人类步步逼近。2007年，科学家从一名印度籍男子的尿液中分离出一种能抵抗抗生素的细菌，并将其命名为新德里金属-β-内酰胺酶超级细菌（NDM-1）。

　　最后，科学家在新德里城市环境中找到了NDM-1的踪迹，这是历史上首次证明超级细菌能在医院以外的环境中传播。

　　超级细菌频繁暴发预示着抗生素的危害逐渐显现，抗生素滥用及其引发的环境问题应当予以足够重视。（甘晓）

　　《中国科学报》 (2012-11-22 第3版 深度)