“热点”“储存库” 与 “原始的”:解析 AMR 环境研究术语,探寻精准表述之路

【字体: 时间:2025年02月22日 来源:npj Antimicrobials and Resistance

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  为解决 AMR 环境研究中术语使用不规范问题,本文研究人员开展 “热点”“储存库”“原始的” 等术语研究。结果显示这些术语使用多样且不精确,建议用新术语替代。这对规范研究、精准认知 AMR 危害意义重大,值得科研读者一读。

  

摘要


作者[第一作者单位] 的研究人员通过两个问题评估了常用于代表抗菌药物耐药性(AMR)环境层面的三个词汇 ——“热点”、“储存库” 和 “原始的”。这两个问题分别是:这些术语在已发表的研究中是如何使用的;以及这些术语如何塑造正在进行的研究。作者[第一作者单位] 的研究人员提倡相关领域人员反思并改进语言的使用,并建议了四个可能更具成效和精确性的用于描述 AMR 危害的术语:存在、传播、进化和连通性。

引言


抗菌药物耐药性(AMR)对人类健康构成了严重的全球威胁 ,细菌耐药性是科学和监管关注的核心话题。“同一健康” 范式使人们认识到 AMR 是一个涉及人类、动物和环境的相互关联的问题。在本文中,作者[第一作者单位] 的研究人员专门聚焦于与 AMR 环境层面相关的研究。环境中的 AMR 存在三大主要威胁。第一,来自抗菌药物污染,包括抗生素和非抗生素化学物质,尤其是在水环境中,会产生选择和共选择条件。第二,来自可移动和可转移耐药基因的存在和传播,通过水平基因转移(HGT)最终进入具有临床重要性的病原体中。这包括 HGT 转移此前未记录的抗菌药物耐药基因(ARGs)的风险,或者产生新的 ARGs 组合,导致并传播多药耐药或泛耐药。第三,来自 AMR 病原体通过受污染的水和食物直接传播给人类,或者通过环境暴露使含有 ARGs 的共生菌意外定植。

与人类和牲畜环境相比,AMR 的环境层面带来了一系列独特的挑战。在人类和牲畜领域,研究和政策关注的是公众和专业知识的不足导致抗生素的过度使用和处方,相应的解决方案是提倡 “明智”“审慎” 或 “合理” 的抗生素处方和使用行为。相比之下,对 AMR 环境层面的研究关注的是一系列更广泛的开放性过程,以及社会、环境、抗菌化学物质和细菌生态系统之间的相互作用,这些都与 AMR 的日益流行有关。

在确定如何使复杂的社会 - 环境系统能够进行严谨的科学研究,以及在实际操作或政治层面上易于管理方面存在相当大的挑战。这需要决定哪些环境和 AMR 实体、相互作用和网络是从分子到全球各个尺度科学分析的最重要目标。这些决定凸显了科学语言在构建、描述和呈现这些过程中的重要性。

语言、科学和社会之间的关系长期以来一直是社会科学家和人文学者研究的课题。在这项工作中,语言是思考世界和在世界中行动的基本工具。科学家使用的语言会影响科学思维过程、设计、假设开发、方法,从而影响最终得出的结论。因此,如何描述 AMR 的环境层面会影响科学研究的开展和理解,包括哪些科学研究获得资助、在何处以及对什么进行采样、数据处理和分析的选择,以及通过严谨的科学研究对 AMR 环境层面、其对人类和动物健康构成的挑战以及潜在监测、缓解和监管行动的需求形成的整体认知。

在 AMR 研究中,一个突出的关于语言使用的例子是在公共媒体和科学传播中使用战争或末世隐喻,如 “对抗超级细菌的战争” 或 “抗生素末日” 。但其他用于描述微生物和抗菌药物耐药性的术语在很大程度上没有受到更广泛的审视。在本文中,作者[第一作者单位] 的研究人员专门研究了之前工作中确定的在该领域具有重要代表性的术语 “热点”、“储存库” 和 “原始的” 。这些词汇处于从精确的科学描述语言(如 “NDM - 1 金属 β - 内酰胺酶”)到不太精确的术语(如 “热点”)的广泛谱系中。即使是像 AMR、抗生素耐药性或药物耐药性这样广泛使用的术语,其含义、重要性和框架也会因使用的群体和背景而异。例如,“耐药性” 被医学专业人员视为治疗失败,而生态学家则认为是菌株具有选择优势。这种不精确的语言可能会将注意力集中在被认为最重要的领域,但存在过度强调某些地点或掩盖现象的重要方面及其所带来危害的风险。

本观点文章专门针对从事环境 AMR 领域研究的自然科学家。作者[第一作者单位] 的研究人员希望为思考用于描述 AMR 环境层面的语言提供一个起点,并反思其对科学和治理的更广泛影响。本文评估了与这些术语相关的两个关键问题:(1)科学界(作者[第一作者单位] 的研究人员也是其中一员)在出版物中如何使用这些术语;(2)这些术语如何塑造环境相关的研究?

解读环境术语


作者[第一作者单位] 的研究人员首先对这三个术语进行初步定义,随后分析和讨论它们在文献中的使用情况。

热点


自 20 世纪 50 年代以来,流行病学方法试图确定疾病或传染病的空间聚集或集中区域。在 20 世纪 80 年代和 90 年代,AMR 研究主要提及 “基因热点” 。在 21 世纪初左右,随着全球公共卫生政策和研究呼吁针对传染病热点地区开展工作,“热点” 这一概念得到了更明确的推广。这一概念是一种空间隐喻,代表着污染物、传染源或疾病传播可能性浓度较高的环境,因此产生致癌或致病结果的风险也最高。就 AMR 的环境层面而言,热点是指预计 AMR 基因和细菌的选择、积累和传播会集中的区域。环境 AMR 热点不一定指感染可能性本身增加的区域,还包括微生物生命和抗菌药物污染物都很丰富的场所。

储存库


在医学领域,疾病 “储存库” 的概念大约在 20 世纪初出现,与殖民当局控制疾病、人类人口以及人类与动物之间关系的努力有关。由于理解疾病爆发的生态学方法的发展,它在 20 世纪 30 年代得到了更广泛的普及。其在 AMR 方面的应用至少可以追溯到 20 世纪 50 年代末。储存库被概念化为一个 “容器” 或 “来源”,可以是生物体群体或环境,它容纳病原体并 / 或将病原体传播给高危人群。储存库的致病潜力始终存在但处于潜在状态,需要通过传播来激发这种潜力。在 AMR 的背景下,“储存库” 有部分不同,因为它通常是与基因相关联进行概念化的,而非致病细菌,即非致病性环境细菌是多种耐药基因的来源,这些基因可以转移到细菌病原体中。这种基因库被视为一种潜在的环境威胁或 “抗性组”。

原始环境


“原始” 环境的概念起源于 19 世纪后期关于美洲的叙述,认为在欧洲人到来之前,美洲大部分地区是原始的、无人居住的自然景观。尽管这一观点已被推翻,但原始环境的概念此后在环境和生物多样性科学中变得很重要。“原始” 环境被认为未受人类活动影响,就 AMR 而言,较少接触可能导致 AMR 水平升高的抗生素、细菌或基因污染物。原始环境被用作比较对象,有助于评估自然基线、背景或基准,以便与污染更严重的地区进行比较。

对 “热点”“储存库” 和 “原始的” 使用情况的文献分析


为了评估这些术语在已发表的 AMR 环境层面研究中的使用情况,作者[第一作者单位] 的研究人员按照 PRISMA 指南进行了小型范围综述(补充说明 1;补充图 1;补充表 1)。该综述能够快速评估适合研究目的的相关研究,具有透明度和可重复性,但并不全面涵盖所有可能考虑的术语,也未考虑未使用这些术语的(相关)文章。小型范围综述确定了 60 篇至少包含一个关键搜索词的文章进行详细评估(补充表 2)。

“热点” 和 “储存库” 是最常用的术语,经常在同一篇论文中使用,而 “原始的” 使用频率最低(图 1)。在这 60 篇论文中,42 篇至少使用了一次 “热点”,44 篇至少使用了一次 “储存库”,12 篇至少使用了一次 “原始的”。
【此处插入图 1:显示在小型综述中确定的 60 项研究中术语(热点、储存库和原始的)出现情况的维恩图。】

文献中 “热点” 的使用情况


“热点” 出现在 60 篇文章中的 42 篇。“热点” 最常见的用法是描述一个地方或区域,包括制药生产场所、污水和废水、污水处理厂(WWTPs)、生物膜、水产养殖、畜牧场、稻田土壤和屠宰场等。因此,“热点” 这一术语涵盖了从水产养殖或农场场地到生物膜等多种空间尺度。然而,热点的特征可能各不相同:可以作为在特定地点(如被认可的热点,如污水处理厂)开展研究的理由;作为研究工作的目标,如在水生系统中识别热点;或者作为一个待检验的假设,如屠宰场是潜在的 AMR 热点。因此,热点也可能是分析结果得出的结论,证实或反驳假设,或者确定一个新的地点为潜在热点。

使 “热点” 概念更加复杂的是它还用于描述过程。例如,当使用含有抗菌剂的产品,或者食物中的残留物在接触人类微生物群时可能促进 AMR 时,“消费” 被视为 AMR 的一个热点。“处置” 是另一个阶段,此时抗菌剂可能被引入土壤、水和空气中,刺激选择和传播。虽然这些过程与上述空间热点(如农场或污水处理厂)相关,但重点从空间转移到了一系列行为或实践上。

相比之下,一些科学家对某些地方被视为热点的观点提出了质疑,因为实证结果相互矛盾。从假设的 “热点” 得出的实证研究结果往往不是证实热点的来源,而是用模糊的结果和混杂因素使这种简单的特征描述变得复杂。其他研究则更明确地指出,污水处理厂和动物粪便不一定是热点。

因此,“热点” 对于在何处以及对什么进行采样和研究提供了截然不同的观点。这些观点也传达了不同的责任和重点,例如,强调对抗菌药物污染负责的主体,或者关注进入暴露区域的个人。将生物膜视为热点引发了关于准确理解热点所需研究规模的挑战性问题:是要理解整个农场的 AMR 情况,还是仅关注农场中的生物膜?将抗生素消费和处置行为纳入热点概念,可能是为了细化热点定义,以确定特定地点(如水产养殖场)抗生素浓度较高或 AMR 选择或传播潜力较大的时期。然而,这表明抗生素浓度是定义热点的关键因素,而忽略了消费或处置的持久影响,包括同样可能很重要的积累作用。

文献中 “储存库” 的使用情况


“储存库” 出现在 60 篇文章中的 44 篇。与 “热点” 类似,“储存库” 可以作为研究工作的理由和目标,例如在水生系统中识别可能值得关注或需要更多研究的特定储存库。具体而言,“储存库” 用于描述在研究中可以分离出抗菌耐药和多药耐药细菌菌株的地方和生物体,这些菌株可能从这些地方进一步传播到其他环境中。

“储存库” 通常被视为背景,即普遍存在的可能携带 ARGs 的微生物,在此基础上可以识别出可能激活这些 ARGs 的热点。在水生系统中尤其如此,水生系统通常被称为储存库,因为它们包含分类学上种类繁多且基因多样的系统,具有选择和随后传播 ARGs 的潜力,从而导致 AMR。因此,任务是将这个水生储存库作为一个整体来理解,并识别其中的 “热点”,如水产养殖或污水处理厂。因此,“储存库” 有时是更广泛系统中一个明确界定的、被视为具有特定研究价值的 “独特” 储存库:河流沉积物、地表水、土壤、动物粪便和泥浆,或活性污泥。

在这些文章中,野生动物也被归类为储存库,包括野生鸟类、野生猫头鹰或野生有蹄类动物。这些生物体含有独特的微生物群,并接触到各种环境,包括直接或间接受到抗菌污染物或 ARGs 污染的环境。但与上述将储存库视为一个地方的框架不同,动物储存库是在人、农业动物和环境之间传播 ARGs 和耐药细菌的生物体或活载体。

“储存库” 还有一种非常不同且广泛的用法,即在微生物学层面讨论 AMR。论文将门、噬菌体、拟杆菌属和特定微生物物种确定为储存库。因此,“储存库” 试图传达关于 AMR 环境层面性质的多种多样的观点。储存库是无处不在的,还是特定的生物体、地点或微生物?这些不同的观点对所需的研究类型、重要的研究动态以及如何实际管理和理解 AMR 的环境层面提出了截然不同的问题。

文献中 “原始的” 使用情况


在使用 “原始的” 这个词的 12 篇文章中,8 篇用它来指定一个采样地点,以便与被认为受污染的地方进行比较,这些地点包括河流或未经抗生素污染的保存或控制土壤,特别是那些没有用含抗生素的粪肥改良过的土壤。其假设是原始环境可以让人们了解未受干扰的微生物群落,从而识别其他地方由于人为污染而产生的变化。

因此,“原始的” 一词最常出现在方法和研究设计相关内容中。但这并不意味着原始环境中不存在 ARGs。实际上,正如在一些对储存库的概念化中所反映的,ARGs 被认为是自然存在的。因此,一些研究利用原始环境的概念来为在偏远地区采样提供依据,如南极洲土壤和深海沉积物,以便进行比较。

“原始环境” 这一术语在科学实践和数据解释中直接使用,特别是在如何建立合适的对照以及识别控制样本或空白样本方面。与 “热点” 不同,“热点” 可以根据模糊的结果在新的地方重新确定,而 “原始环境” 的概念面临着更根本的质疑,即在一个受污染的世界中很难找到真正原始的地方。

同一篇论文中 “热点” 和 “储存库” 的使用情况


“热点” 和 “储存库” 在 24 篇论文中同时使用,这是两者使用的最大重叠点(图 1)。在一些文章中,“储存库” 和 “热点” 一起使用,但用于描述不同的空间和概念。例如,一篇文章将水生环境描述为具有独特遗传群落的储存库,但同时也将其描述为 AMR 基因传播的重要场所,而这一特征在文献中通常更多地与 “热点” 相关联。一些文章也用这些术语来指代不同的环境,例如将污水处理厂称为热点,将生物膜称为储存库;或者将临床设施确定为热点,将地表水描述为储存库。

其他研究对 “热点” 和 “储存库” 的使用具有可比性。例如,在同一篇文章中,“热点” 最初被描述为污水处理厂,但随后生物膜同时被称为 “热点” 和 “储存库”,这凸显了这些术语的相互联系。还有一些论文完全互换使用这两个术语,例如用于描述动物农场。这篇论文以及本研究中确定的许多其他论文是由英语可能被认为是第二语言的科学家撰写的,这就引发了关于这些术语在全球语言背景下如何使用和理解的更多问题。

思考与建议


作者[第一作者单位] 的研究人员的分析强调,“热点” 和 “储存库” 的表述存在显著差异,但这些差异最终被整合为单一的定义。事实上,它们多样且不精确的使用方式表明,这些术语的含义和理解可能因作者而异,给读者解读作者试图表达的内容带来了挑战。这种灵活性可以说是 “热点” 和 “储存库” 这两个词的吸引力所在,也是它们在为科学研究地点提供合理性和解释研究结论方面的实用性体现。但它也将不同时间和空间尺度的多样现象简化为一种共同的表述,掩盖了环境中 AMR 问题的本体复杂性。此外,作者[第一作者单位] 的研究人员注意到,尽管只考察了学术文献的一部分,但这些术语在更广泛的科学和大众材料中传播,从报纸文章到会议海报和报告,以及在资金申请中都有出现。

这些表述还试图将 AMR 问题简单化,使得 AMR 被视为一个在不同离散地点之间传播的问题,至少在修辞上是这样,从环境热点或储存库传播到(例如)临床环境或原本原始的地点,同时暗示通过限制它们之间流动的空间控制方式是明显的解决方案。作者[第一作者单位] 的研究人员对 “原始的” 这一术语的分析表明这种框架是不正确的,因为这些所谓的原始地点也始终存在 ARGs 和耐药细菌(ARBs)。AMR 是一种由众多相互关联的生物和社会驱动因素相互作用产生的现象,因此,如果技术或管理干预措施不能解决这些系统性驱动因素,就很难通过这些干预措施来隔离 AMR 问题。

此外,存在一种风险,即固有的思维方式会因不加批判地使用语言而产生狭隘的思维模式,从而限制研究工作和潜在的干预措施。基于这些概念的研究无疑可能具有价值,但也可能会错过其他有价值的研究方法。这些框架在实际应用中的一个差异示例是监测方面:“热点 / 储存库 / 原始的” 框架可能会导致对被视为问题区域或对照区域的更有针对性的监测;而替代框架,如基于空间网格的框架,则可能会产生无偏差的监测方案。这两种框架会对 AMR 的流行程度产生不同的评估结果。

正如 作者[第一作者单位] 的研究人员所展示的,AMR 比本文中所考察的表述所能合理描述的更加复杂和多样。基于 作者[第一作者单位] 的研究人员的分析,建议使用四个更精确的术语来描述采样地点的 AMR 危害:“存在(prevalence)”、“传播(transmission)”、“进化(evolution)” 和 “连通性(connectivity)”(表 1)。作者[第一作者单位] 的研究人员认为,这些术语可以替代 “热点”、“储存库” 和 “原始的” 等其他隐喻,或者作为解释使用其中一个或多个术语的依据,同时涵盖 AMR 作为一种现象和挑战的关键方面。
【此处插入表 1:可以替代或用于解释和阐明 “热点”、“储存库” 或 “原始的” 这几个词的四个更具体术语的定义。】

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