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養殖業的抗生素之殤

http://www.infzm.com/content/88622

一項最新研究揭示了中國養豬場裡令人不安的現實。儘管研究只涉及三家農場,但它們在堆肥技術、抗生素劑量、耐抗生素基因的狀況都是相似的,這表示相似的耐藥性基因的蓄積在整個中國都存在,而中國是全球最大的抗生素生產國和消費國,年產抗生素21萬噸中的將近一半用在了養殖業方面。

儘管人們並不清楚確切的原理,但在實踐中,給畜禽喂食抗生素不但能夠治病,還能加速它們的生長。因此,在許多國家的畜牧業中,給豬、牛、雞等動物喂食抗生素是一種普遍的做法。

然而,過去三十多年的科學研究發現,這種做法會給人類帶來十分令人擔憂的健康隱患——耐藥病原體相伴出現並迅速佔據上風。在一項最新發表的研究中,中國和美國的科學家合作,揭示了中國養豬場裡令人不安的現實。

最大的消費國

「在中國,為動物治病和為加快生長而使用抗生素的情況是未被監測的,這常常導致其被大量使用。從動物糞便中廣泛檢出高濃度的抗生素殘留就說明了這一點。」中國科學院城市環境研究所研究員朱永官及合作者在他們最新發表的論文中寫道。據他們估計,中國畜牧業中使用的抗生素的量至少是美國的四倍。這篇論文發表在近期的《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。

中國是世界上最大的抗生素生產和消費國。根據2012年美國《科學》雜誌的報導,中國年產抗生素達21萬噸,其中有近一半用於了牲畜的養殖。美國食品藥品監督管理局曾在2007年警告說,中國養殖的海魚含有氟喹諾酮等在美國海產品中不允許使用的抗生素。

過去兩年裡,不同國家的相關機構紛紛表示要強化對抗生素使用的監管。2011年11月,歐盟呼籲成員國確保抗生素只能作為處方藥,並加強對耐藥性病例的追蹤和報告。2012年初,美國食品藥品監督管理局(FDA)表示要禁止養殖牛、豬、雞和火雞的農場使用頭孢類抗生素。他們表示養殖業中對頭孢類抗生素的過量使用可能造成了某些耐藥性菌株的產生,而一旦這些抗生素在人體上失效,醫生就只能選擇那些不太有效或是副作用更大的藥物。而根據2012年世界動物健康組織(OIE)的說法,世界上仍有一百多個國家沒有相關法規,抗生素就像是糖果一樣被銷售。

論文共同作者、美國密歇根州立大學教授詹姆斯·迪傑(James Tiedje)對南方週末記者介紹說,在美國,在動物上市銷售之前,會有一段「退出時期」,這段時間內不再對動物使用抗生素,以便讓它們將體內的抗生素排空。美國農業部也會檢測上市銷售的豬肉中是否含有抗生素,但很少會發現。「如果農民遵照恰當的步驟使用抗生素,那麼就沒有證據表明這些豬肉會對人體有危險。」他說。

「在我看來,與恰當實施的養殖步驟下殘留在肉中的抗生素相比,更具危險性的,是那些散播在環境中的、數量正在增長的耐抗生素基因(ARG)。」迪傑繼續說。

動物吃下抗生素之後,只有很少一部分被吸收,大部分都會隨糞便排出體外。據估計,中國一年會產生7億噸動物糞便。這些糞便會被當作肥料施用或是作為堆肥銷售,也有可能隨河水流走,或是進入地下水。

由此帶來的問題之一是飲用水中的藥物殘留。美國在2008年已經在自來水中檢出了包括避孕類藥物在內的藥物殘留,這些殘留物是目前水處理過程中不會進行過濾的成分,但它們有可能對人體健康不利。來自動物糞便的抗生素也正是飲用水中藥物殘留的來源之一。「養豬過程中使用的抗生素已經在地下水中被發現,也在地表水中被發現。」迪傑說。

飲用水中微量藥物殘留對人體的影響尚不清晰,而另一個目前看來更為迫切的問題,便是令迪傑擔憂的隨糞便一起擴散的耐抗生素基因。

在畜牧業中日常使用抗生素,會使得攜帶耐抗生素基因的微生物繁盛起來。有些情況下,耐抗生素基因可以變得具有很高的移動性,也就是說它們能夠遷移到那些可以對人體致病的細菌中去。這樣一來,當人類病患再去服用抗生素的時候,由於細菌已經具有耐藥性,原本神奇的藥物就失去效用了。

耐抗生素基因

為了查清養豬業中耐抗生素基因的種類和存在情況,朱永官等人先後在北京、浙江和福建的三家大型養豬場對豬的糞便進行了採樣。這些養豬場每家每年都能向市場提供超過一萬頭以上的豬。

在嘉興和莆田,基於豬糞製作的肥料還被當作有機肥賣給當地農民。因而研究人員也採集了這些肥料的樣本,他們還從養豬場附近的土壤裡採集了樣本,這些土壤都施用了由糞便製成的肥料。

作為對照,研究人員從福建莆田的原始森林裡採集土壤樣本,還採集了美國未經喂食抗生素的豬的糞便樣本。

以上這些樣本被拿到密歇根州立大學的實驗室裡進行了定量檢測。結果他們找到了149個耐藥基因,這些基因的出現頻率比對照樣本高出192到28000倍。他們同時還發現了大量的轉座酶,這些酶可以幫助耐藥基因從一個細菌移動到另一個細菌。

讓事情變得更為糟糕的情況是,研究人員發現,耐藥基因傾向於聚集在一起,並且能夠在成團的細菌間轉移。而養殖場中使用到的砷、銅、四環素強烈加強了這一過程。

「儘管這項研究中只有三家農場,但不論它們的地理位置(相距超過2000公里)、堆肥技術或抗生素劑量、耐抗生素基因的狀況都是相似的,這表示相似的耐藥性基因的蓄積在全中國,以及其他使用類似管理手段的國家裡都存在。」作者們在論文中寫道。

在同樣是近期發表在《美國國家科學院院刊》上的另一項研究中,迪傑及合作者報告了科學界迄今為止最全面的對美國養豬場中耐抗生素基因的研究。他們在研究中意外發現了一些基因,這些基因居然與養豬過程中未被喂食的抗生素相關。此外,大腸桿菌的數量在經喂食抗生素的豬的腸道內出現增加。

「全球來說,至少就封閉式養豬來說,喂食抗生素可能是最為廣泛應用的做法。」迪傑向南方週末記者解釋為什麼養殖業中被喂食抗生素的動物很多,而他們單單選擇了養豬作為研究對象。

針對在中國養豬場中發現的耐抗生素基因,研究者們指出:「檢測到的種類繁多的耐藥基因具有對所有主要類別的抗生素產生抗藥性的潛在可能,包括了那些在臨床上對人類醫學很重要的抗生素。」

根據《科學》雜誌2012年的報導,在一項研究中,中國科學家在醫院裡發現,2009年患者體內金黃色葡萄球菌株超過60%為甲氧西林耐藥,這一比例在2000年還為40%。而肺炎鏈球菌耐受大環內酯類藥物的比例高達70%,大腸桿菌耐受喹諾酮類藥物的比例也大致如此,達到了世界最高比率。

全球威脅

「保護現有抗生素的有效性是一件迫切的事情,因為發現新藥是極為困難的。」朱永官說。

2013年1月,德國漢堡科學與人文學院和德國國家科學院共同發佈了一份聲明,提出了六項關於抗生素的研究和使用的建議。這份聲明指出,自1940年代發現青黴素以來,抗生素已經成為現代醫學的基石之一。它們是治療人類和動物細菌感染的基本藥物。然而,兩個方面的情況讓它們越來越難以成功治療疾病。一方面近些年來人類和動物中都出現了大量耐受抗生素的病原體,另一方面是自1970年代以來新開發的抗生素數量極其有限。

六項建議中包括「限制抗生素在獸醫藥物和植物保護中的使用」。「如若可能,抗生素應當僅僅允許在臨床診斷之後並基於耐受性測試的結果,有目標地使用。」聲明表示。

去年9月,德國政府已經宣佈要從2013年春天開始,大量減少抗生素在畜牧業中的使用。而在此之前,對耐藥數據不間斷的收集和記錄已經在進行。

迪傑也表示,整體上來說,抗生素的使用量是與抗藥性的增加相關的。在美國,豬肉產業界與農民有效合作,用最佳的方法將抗生素的使用量降低。「這是第一步,但根本上,喂食使用和為了人類治療使用而保護抗生素,這兩者之間的關係需要被討論和決定。」他說。

「我們的研究開展於中國,但它實際上反映的是世界上許多地方都在發生的事情。」迪傑說,「世界動物健康組織和美國食品藥品監督管理局都已經在呼籲加強對畜牧業中抗生素使用的監管,因為那些基因是不會老實呆在當地的。」

迪傑進一步說,這是一項全球性的問題,因為對多種藥物具有耐受性的病原體可以在任何地方出現,然後散佈到全世界。除了通過肥料,耐抗生素基因還可以通過國際貿易、移居和旅行傳播。

「這也並非農業和醫學上的『壞傢伙』之間的問題,它是任何實踐中不明智地、不恰當地使用抗生素的問題,因為耐抗生素的微生物不管誰喜不喜歡它們,它們時刻準備好擴散出去,並且一旦有機會就會佔據主要地位。」迪傑說。

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