综述：水产养殖中抗菌耐药基因的全球分布

本文综述了水产养殖中抗菌耐药（AMR）的来源，详细阐述了耐药基因（ARGs）在患病水生动物病原菌和受污染水产品食源性病原体中的特征与分布模式，评估了其潜在风险，并介绍了缓解耐药性传播的措施，为相关研究和治理提供重要参考。

　　

水产养殖中抗菌耐药的现状

水产养殖作为全球粮食生产中极具潜力的领域，2022 年全球水产养殖产量攀升至 1.85 亿吨。在水产养殖环境里，抗菌药物常以低于治疗浓度的水平存在，这不仅增强了对耐药细菌的选择压力，还可能促使耐药基因在水生生态系统中不同细菌物种间转移。抗菌耐药基因（ARGs）和抗菌耐药细菌（ARB）能从水生环境迁移到陆地生态系统，威胁人类和动物健康。抗菌耐药现象的产生源于自然选择，不过现代人类生活中大量使用抗菌药物等因素，加速了细菌中 “沉默” 或 “前体” 耐药基因的进化。细菌产生耐药性的机制主要包括靶点改变、细菌外膜通透性降低、获得主动外排系统以及产生灭活酶等，这些机制相互作用，决定了细菌的耐药水平。耐药基因通过可移动遗传元件从环境细菌传播，进而转移到人类和动物体内，使得耐药细菌的数量、种类和传播能力不断增加。

近年来，抗菌耐药问题引起了国际组织的高度关注，被视为全球公共卫生危机。联合国环境规划署（UNEP）将 ARGs 列为六种新型环境污染物之首。2022 年，世界卫生组织（WHO）、世界动物卫生组织（WOAH）、联合国粮食及农业组织（FAO）和 UNEP 共同发布了 “同一健康” 联合行动计划，聚焦人畜共患病、食品安全风险、抗菌耐药和环境问题，旨在促进人类、动物、植物和环境健康，推动可持续发展。在 “同一健康” 理念框架下，水产养殖中的抗菌耐药问题至关重要。

水产养殖中抗菌耐药的来源

1. 水产养殖中使用的抗菌药物：自 20 世纪 40 年代磺胺类药物用于鱼类疾病控制以来，四环素类、喹诺酮类和氨基糖苷类等抗菌药物也广泛应用于水产养殖。然而，约 70 - 80% 的抗菌药物未被鱼类吸收，最终通过尿液或粪便排入水生生态系统。不合理使用抗菌药物会影响动物体内和环境中的微生物，对微生物施加巨大的抗生素压力，导致抗菌耐药性在细菌群落中迅速发展和传播。此前已有研究报道，不同类别的抗生素耐药病原体引发了大规模的流行病感染。2006 年，WHO、FAO 和 WOAH 联合会议评估了水产养殖中使用抗菌药物的后果，强调了关注水生动物耐药基因传播给人类的潜在风险。
2. 城市河流废水：传统水产养殖池塘多以附近河流为主要水源，城市河流成为水产养殖中 ARB 和 ARGs 的重要储存库。随着城市化和工业化的加速，制药厂、医院和农场的大量废水排入城市河流，使其成为 ARGs 和 ARB 传播的主要载体。对中国珠江的研究发现，珠江水和沉积物中的 ARGs 和 ARB 种类比其他国家更为多样。印度河流的研究也表明，环境中的 ARB 主要来源于肠杆菌科，对多种药物呈现多药耐药性。此外，从水生动物和养殖环境中分离出的菌株，还鉴定出了对多种药物耐药的临床重要基因，如超广谱 β - 内酰胺酶（ESBLs）、碳青霉烯（blaNDM）、粘菌素（mcr）、替加环素（tet [X]）、万古霉素（vanA）和利奈唑胺（optrA）等。这些耐药基因可能通过河流传播到附近池塘，使水产养殖环境成为临床重要耐药病原体的储存库和传播媒介，威胁公众健康。
3. 畜禽养殖场污水：除直接使用抗菌药物外，综合养鱼也是水产养殖中抗菌耐药的重要来源。从 20 世纪 90 年代到本世纪初，畜禽和水产养殖资源综合利用的养殖模式在华南、南亚、东南亚和非洲较为流行，如猪鱼和鸭 / 鹅鱼综合养殖场。养殖户通常在池塘附近建造猪圈或鸭 / 鹅舍，利用畜禽粪便作为鱼养殖的有机肥。这种模式虽能节省养殖空间和饲料成本，但随着大规模畜禽养殖的扩张，其缺点逐渐暴露。畜禽粪便中含有代谢排出的抗生素以及携带各种 ARGs 的 ARB，未经处理直接排入池塘会影响水生动物的微生物群落和养殖水体，可能污染生态环境。研究发现，从畜禽 - 鱼综合养殖场分离的气单胞菌对 13 种抗生素的耐药性显著高于非综合养殖场，且在耐药气单胞菌中鉴定出携带多种基因盒的 I 类整合子，表明畜禽养殖中的抗生素使用促进了水产养殖中多药耐药性的传播。2017 年中国实施严格的环境保护立法后，农村小规模养猪场被有效禁止，猪鱼综合养殖逐渐减少，但广东珠江三角洲地区的水禽 - 鱼综合养殖仍较为普遍，其带来的 ARB 和耐药基因污染的潜在影响需引起更多关注。研究显示，鸭鱼综合养殖场样本中 ARG 亚型的总相对丰度显著高于淡水单一养殖场，肠杆菌科是 ARG 的主要宿主来源。
4. 水产品食源性病原体污染：食源性病原体可在水产品的捕捞、运输、加工、储存和销售等过程中污染水产品，成为各种细菌性疾病传播的来源，威胁人类健康和安全。食用未煮熟的水产品易引发食源性中毒，导致腹泻、呕吐和发热等症状。水生食品是全球食源性细菌疾病的常见来源之一，其中常见的细菌包括与淡水或海洋水生动物自然共生的细菌（如气单胞菌属和弧菌属）、与冷冻食品共存的环境细菌（如单核细胞增生李斯特菌）以及在人类或动物肠道中自然栖息的共生或机会致病细菌（如大肠杆菌、肠炎沙门氏菌、肺炎克雷伯菌、空肠弯曲菌和金黄色葡萄球菌）。近年来，全球水产品中 AMR 食源性病原体的发生率稳步上升，对 “最后手段” 抗生素（如亚胺培南、多粘菌素 B 和替加环素）耐药的肠炎沙门氏菌和大肠杆菌菌株的出现，令人担忧。

水产养殖中 ARB 和 ARGs 的分布

1. 分布现状：水产养殖中抗菌耐药的复杂来源凸显了 ARGs 的多样性和复杂性。人类临床和陆地动物分离株中发现的大多数 ARGs，也能在水生动物和加工（冷冻、干燥、熏制等）水产品中找到。为全面了解全球人类临床、动物和食源性病原体的遗传信息，美国国家生物技术信息中心（NCBI）开发了微生物遗传和基因组元件识别浏览器（MicroBIGG - E）。通过该工具搜索发现，截至 2024 年 12 月 30 日，已上传了来自 75 个国家和地区的 23165 个与水生动物和产品耐药相关的重叠群，其中鱼类有 9689 个重叠群（1977 个分离株），虾类有 8923 个重叠群（1620 个分离株），蟹类有 1925 个重叠群（263 个分离株），贝类有 2448 个重叠群（519 个分离株）。
2. ARB 在水产养殖中的分布：通过对 MicroBIGG - E 的关键词搜索，发现水生动物和产品中鉴定出 4379 种致病细菌，涵盖 58 个细菌分类群。携带 ARGs 的主要细菌属在不同水生宿主中的分布有所差异。总体而言，上传到 MicroBIGG - E 的记录主要与弧菌属（1896 个分离株，占 43.3%）和沙门氏菌属（1382 个分离株，占 31.6%）相关。弧菌属的耐药分离株主要来自贝类和虾类，分别占 409 个分离株（78.8%）和 855 个分离株（52.8%）。鱼类中分离出的主要耐药菌株为沙门氏菌属和弧菌属，分别有 716 个分离株（36.2%）和 574 个分离株（29.0%）；蟹类中主要为沙门氏菌属和李斯特菌属，分别有 71 个分离株（27.0%）和 64 个分离株（34.3%）。数据库中弧菌属耐药记录较多，是因为该物种与水生动物在水生环境中自然共存，尤其是海水和半咸水。而沙门氏菌属并非自然栖息于水生环境，其在水产品中的高检出率可能与近岸海水受人类生活污水污染以及水产品市场卫生条件差有关。
3. 患病水生动物病原体中 ARGs 的出现：耐药细菌病原体的日益流行给水产养殖带来了重大挑战，限制了对水生动物疾病的控制。大多数影响水生动物的细菌感染由弧菌属、气单胞菌属、链球菌属、爱德华氏菌属、发光杆菌属和耶尔森氏菌属等引起。对这些鱼类和虾类病原体的 3699 个分离株进行基因分型耐药决定因素分析发现，它们携带多种类型的 ARGs，一株菌中 ARGs 的数量从 1 到 13 种不等。不同致病物种中，气单胞菌属、副溶血性弧菌和美人鱼发光杆菌的大多数菌株携带超过三类 ARGs，容易导致多药耐药。气单胞菌属对多种抗菌药物表现出耐药性，这意味着某些药物可能无法有效控制由部分气单胞菌属物种引起的感染。根据 MicroBIGG - E 数据库，超过 90% 从患病鱼类中分离的气单胞菌属菌株，包括维氏气单胞菌、嗜水气单胞菌、达卡气单胞菌和杀鲑气单胞菌，都具有针对氨基糖苷类、β - 内酰胺类、四环素类和甲氧苄啶的 ARGs。β - 内酰胺耐药基因在气单胞菌属菌株中高度流行，且基因型和亚型多样，部分被视为 ESBL 基因。水生病原体产生 ESBLs 可能导致头孢菌素治疗失败。此外，只有气单胞菌属菌株携带 mcr - 3 基因，该基因编码磷酸乙醇胺转移酶，导致对粘菌素耐药。研究表明，气单胞菌属广泛分布于淡水环境和淡水水生动物中，这意味着水产养殖可能促进新型粘菌素耐药机制在水生和陆地动物中的出现和传播，威胁公共卫生和食品安全。弧菌病是影响各种海洋鱼类、虾类和贝类的常见细菌性疾病，由弧菌科的多个物种引起，包括副溶血性弧菌、哈维氏弧菌、创伤弧菌和溶藻弧菌等。耐药弧菌菌株的频繁出现给全球养殖户造成了巨大经济损失。除副溶血性弧菌外，其他弧菌属物种携带的 ARGs 基因型相对较少。四环素耐药基因是弧菌属菌株中主要的耐药基因类型，其中tet(34)和tet(35)是主要基因型，这些基因可能增强外排泵活性、保护核糖体并促进微生物酶的失活。副溶血性弧菌染色体上的 catC 基因属于氯霉素乙酰转移酶（CAT）家族，赋予其对氯霉素的固有耐药性，超过 90% 的溶藻弧菌分离株也携带 catC 基因，而哈维氏弧菌和创伤弧菌中则不存在该基因。
4. 水产品食源性病原体中 ARGs 的出现：水产品是人类饮食中不可或缺的部分，但耐药食源性病原体如大肠杆菌、肠炎沙门氏菌、空肠弯曲菌、金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌和肉毒梭菌等，对全球公共卫生构成了广泛且严重的威胁。过去几十年间，全球耐药食源性病原体的发病率不断上升。此外，在全球多个国家的水产品中，还发现了对多种临床重要抗菌药物耐药的食源性病原体，这些药物用于治疗多重耐药性，如超广谱头孢菌素、氟喹诺酮类、多粘菌素 B、替加环素、万古霉素和利奈唑胺等，应引起高度关注。根据 MicroBIGG - E 数据，水产品中的耐药食源性病原体携带多种类型的 ARGs，单个菌株中 ARGs 的数量从 1 到 26 种不等。肠杆菌科（包括大肠杆菌、肠炎沙门氏菌和肺炎克雷伯菌）的菌株比其他物种携带更多样化的基因型，表明肠杆菌科可能是 ARGs 的主要储存库。为了解临床重要 ARGs 在水产品中的发生和分布情况，研究人员利用 MicroBIGG - E 数据库以及对 Elsevier 的 ScienceDirect、PubMed 和 Wiley Online Library 的文献检索。2009 年，印度科学家首次报告从患者中鉴定出 NDM - 1 基因，该基因编码一种碳青霉烯酶，可水解大多数 β - 内酰胺类抗生素，此后在全球范围内均有报道，尤其在各种来源的肠杆菌科中。已记录了超过 60 种 NDM 酶亚型，在水产品中仅检测到 NDM - 1 和 NDM - 5。除肠杆菌科外，NDM - 1 还在弧菌属和气单胞菌属中被报道，而 NDM - 5 主要在大肠杆菌和肺炎克雷伯菌中被鉴定出来。一些报告显示，在澳大利亚、美国、加拿大、法国和日本等国超市销售的被检测出携带blaNDM?1的水产品，主要来自东南亚，这表明该 ARGs 已通过全球贸易广泛传播。2016 年，中国科学家刘 YY 报告了一种新的粘菌素耐药基因 mcr - 1，该基因位于食品动物共生大肠杆菌的质粒上，其可转移性使得临床治疗粘菌素耐药大肠杆菌感染变得困难。在 MicroBIGG - E 数据库和近期关于水产品中粘菌素耐药细菌的文献中，mcr - 3 主要在气单胞菌属中被鉴定出来，而 mcr - 1 主要在大肠杆菌中被报道，此外还发现了 mcr - 9.1 和 mcr - 10 等在肠杆菌中的存在。研究表明，MCR 家族的不同亚型可能源自细菌染色体上的前体基因，如莫拉克斯氏菌属、气单胞菌属和希瓦氏菌属等，这意味着某些水生病原体对粘菌素具有固有耐药性，并通过水产养殖促进了粘菌素耐药性的传播。近年来，Tet (X4) 降解酶和一种新型外排泵的出现和广泛传播引起了广泛关注。tet (X4) 基因位于质粒上，赋予对替加环素的高水平耐药性，2019 年首次在动物样本中被检测到，此后在人类和陆地动物的食源性肠杆菌科中也有发现。近期，在中国当地海鲜市场销售的商业虾肠道中分离的一株大肠杆菌中也报告了该基因，这表明水产品可能受到替加环素耐药食源细菌的污染。在革兰氏阴性菌中，外排泵基因的过表达也可导致对替加环素的耐药。2020 年，中国科学家首次在鸡源肺炎克雷伯菌中报告了一种新型质粒介导的外排泵基因簇 TMexCD1 - TOprJ1，随后在多种人类、陆地动物、食品和污水的重要病原体中检测到该基因簇的六个变体，但在水生动物中的报道较少，目前仅在从鱼类分离的气单胞菌属和从虾分离的恶臭假单胞菌中发现。万古霉素和利奈唑胺通常用于临床治疗由多重耐药革兰氏阳性菌引起的严重感染。目前已在不同来源的肠球菌中鉴定出九种万古霉素耐药基因（van）家族基因型，其中 vanA 和 vanB 在从水生动物肠道分离的肠球菌中较为普遍。利奈唑胺属于恶唑烷酮类，2007 年引入中国，被视为治疗严重感染的最后手段。2015 年，Wang 等人首次在中国从动物和人类分离的肠球菌中报告了 optrA 基因，该基因属于 ATP 结合盒转运蛋白超家族效应系统，介导多重耐药。在 MicroBIGG - E 数据库搜索中，在 2015 年新加坡超市销售的罗非鱼片的 10 株无乳链球菌中检测到 optrA 基因，近年来在全球水产品分离的肠球菌和葡萄球菌中也有检测到。随着抗生素的广泛应用，上述临床重要 ARGs 不仅存在于病原体感染的患者中，还可在食用动物和自然环境中检测到，尽管在食用动物和环境中这些新发现的 ARGs 检测率较低，但大多数可通过质粒轻易转移到其他微生物，可能通过食物链传播，增加对人类健康的威胁。因此，有必要进一步研究水生动物携带此类 ARGs 的可能性，重点关注水产生食源性病原体的基因组相关性以及影响水生环境和产品细菌污染的因素。

缓解水产养殖中耐药性的解决方案和策略

抗菌耐药给全球人口带来了公共卫生挑战，政府部门、科研机构和私营企业已开始采取措施降低抗菌耐药对水产养殖行业的风险，保护人类和动物健康。在中国，主要采取了以下三种方法：

1. 政府行动：政府启动了立法措施，如规范抗生素使用，制定水产养殖中合理使用抗生素的指南，以加强对抗生素管理的监督。自 2015 年起开展了全国性监测，监测水生病原体抗菌耐药的流行情况，覆盖 16 个省份。同时，通过宣传和教育活动，提高公众对抗菌耐药的认识，促进抗菌药物的合理使用。
2. 科研机构和高校：科研机构和高校对水产养殖中抗菌耐药的流行情况、机制和传播进行研究，旨在了解不同地区抗菌耐药的流行病学特征和趋势。采用新型、快速、精确的诊断技术预防和控制动物疾病。此外，为减少抗生素的使用，正在研究开发多种绿色安全的抗菌药物替代品，如疫苗、中草药、微生态制剂、噬菌体和酶制剂等。同时，研发有效技术减轻生物体和环境培养中细菌产生抗菌耐药（包括 ARGs）的选择压力也至关重要。
3. 水产养殖企业：水产养殖企业需要采用良好的养殖和生物安全实践，生产安全、高质量的水产品。定期进行严格的卫生操作，减少病原体的污染和传播。加强水质健康管理，对于提高水产养殖产量