在鱼和家禽抗菌素耐药性:公共卫生影响动物源食品生产在尼日利亚,埃及,南非
Ekemini m . Okon
1、2 *,
鲁本奥科查c .
1、3,
Babatunde t Adesina1、4,
朱迪斯·o·Ehigie
5、6,Olayinka o .阿拉1、3,Adeniran m . Bolanle1,n Matekwe7,Babatunde m . Falana1、4,Adebisi m . Tiamiyu8,艾萨克·o·Olatoye9和Olufemi b Adedeji9
- 1动物科学、农业科学学院具有里程碑意义的大学,Omu-Aran、尼日利亚
- 2动物学系和水生生态、生物科学工程学院,根特,比利时根特大学
- 3具有里程碑意义的大学西班牙13(气候行动研究小组),Omu-Aran,尼日利亚
- 4具有里程碑意义的大学西班牙14(生活下面水研究小组),Omu-Aran,尼日利亚
- 5ICBAS——医学和生物医学科学学院,大学的波尔图,葡萄牙的波尔图街头
- 6科学学院,大学的波尔图,葡萄牙的波尔图街头
- 7农业部环境事务、农村发展和土地改革,兽医服务,南非开普敦
- 8生物科学与生物技术、医学科学大学帕斯市帕斯州,尼日利亚
- 9兽医公共卫生和预防医学的伊巴丹大学尼日利亚伊巴丹
抗菌素耐药性(AMR)是一个重要的全球公共卫生威胁。具体来说,过度的使用抗菌素在食品动物生产是AMR人类发展的一个重要原因。因此,至关重要的是确定趋势的AMR鱼和家禽为未来和开发更好的监控策略。尽管有此必要,这些信息并没有很好的记载,尤其是在非洲。本研究采用系统回顾,评估AMR趋势,空间分布,和发病率在鱼类和家禽研究在尼日利亚,埃及,南非。AMR研究发表的文学进行了评估在1989年到2021年之间使用科学的斯高帕斯和Web数据库。一百七十三相关的文章被从数据库搜索获得。埃及抗菌素耐药性研究的领先指数(43.35%,75年的研究),紧随其后的是尼日利亚(39.31%,68年的研究),南非(17.34%,30研究)。抗菌素耐药性的大多数研究都是在家禽在埃及(81%,61年的研究)、尼日利亚(87%,59岁的研究)和南非(80%,24研究)。研究鱼17%(13研究),9%(6研究),和10%(3)研究在埃及,尼日利亚,分别和南非。 Antimicrobial resistance patterns showed multiple drug resistance and variations in resistant genes. AMR research focused on sulfamethoxazole groups, chloramphenicol, trimethoprim, tetracycline, erythromycin, and ampicillin. Most studies employed the disk diffusion method for antimicrobial susceptibility tests. Among the four mechanisms of AMR, limiting drug uptake was the most reported in this study (both in fish and poultry). The findings reveal public and environmental health threats and suggest that it would be useful to promote and advance AMR research, particularly for countries on the global hotspot for antimicrobial use.
1介绍
通过鱼水产养殖生产能提供一种廉价的蛋白质供应全球人口继续增加(Colgrave et al ., 2021)。需要满足日益增长的动物性蛋白质需求的全球人口在全球水产养殖业发展达到高潮。这种扩张可以匹配的增加使用药用饲料廉价和方便的广泛使用在农场,以防止细菌疾病,特别是在发展中国家(易卜拉欣et al ., 2020)。由于他们对人类医学至关重要,饲料的使用抗菌素通常是被认为不适合用于在动物生产中使用。因此,利用各种各样的这些抗菌药物,包括那些用于人类医学,保证它们在水生环境中持久性的一段时间。然而,在很长一段时间,坚持在水生环境中可能导致抗菌素耐药性的发展(Bilal et al ., 2020)。
除了鱼,家禽大大有助于人类营养,确保粮食安全,为人类提供蛋白质、能量和至关重要的微量元素(Mottet Tempio, 2017)。家禽是世界上最广泛的食用肉类。大剂量的抗生素往往在农场用来预防和治疗疾病,提高家禽的生长。在全球范围内,鸡肉是在每年近900亿吨,生产根据FAOSTAT 2017数据,使其成为最广泛养殖物种。较低的生产成本和缺乏宗教和文化限制其使用的主要原因是(Heise et al ., 2015;Gavahian et al ., 2019)。
在大多数国家,抗菌素使用鱼和家禽养殖。他们通常的口服药物预防和治疗疾病和提高经济增长和生产率(Agunos et al ., 2012;Landoni Albarellos, 2015)。另一方面,antimicrobial-resistant病原体在家禽可以导致治疗失败和经济损失。此外,病原体也可能导致细菌对抗生素耐药(包括人畜共患病原菌),对人体是有害的(希勒米et al ., 2020)。
近年来,大量的研究都集中在这个研究领域,表明抗生素使用的关系和贡献在动物(AMRBennani et al ., 2020;Kasimanickam et al ., 2021)。具体来说,过度的使用抗菌素在食品动物生产是人类(AMR发展的一个重要原因McLain et al ., 2016)。尽管数以百万计的人的生命已经受益于抗菌素,这种抗菌素的多数(73%)是利用动物生产范Boeckel et al ., 2017)。的好处(疾病治疗,增强经济增长和生产率)派生占动物抗菌素的广泛和增加使用生产。
许多因素,如经济增长促进和疾病,会影响化疗对动物生产的干预的必要性。此外,治疗等因素使用抗菌素的农场,农业径流和人类污染导致AMR的动物。鱼生产,例如,最普遍的方式管理抗菌药物是通过播放药用提要。最广泛和有效的鱼摄取大部分药用饲料,确保所需的医疗药品管理的结果。然而,较弱,生病,和/或更小的鱼可能会限制访问,成为剂量不足,使他们更容易受到疾病和死亡科因et al ., 2004;奥斯汀和奥斯丁,2016年)。
人们普遍知道抗菌接触艾滋病的发展在鱼类和水生病原体耐药性。在鱼类生产,特别是集约农业,抗生素可能会不加选择地使用。随意使用抗生素会导致细菌耐药性和抗生素残留的积累在水产养殖产品,如鱼(陈et al ., 2020)。也基本关联的使用某些抗菌素和抗生素耐药细菌的增加(AMRB)各研究已经证明(Tendencia德拉朋纳,2001年;蔡et al ., 2010)。Antimicrobial-resistant病原体从农业径流和渔场释放到环境会影响AMR的总体分布通过微生物群落。在一个池塘环境中,综合农业大大青睐antimicrobial-resistant微生物的发展(彼得森et al ., 2002)。抗菌化合物的浸出也可以提高动物和人畜共患病原菌耐药性的传播在鱼生产到附近水生环境。
有直接关系的抗生素和抗菌素耐药性的出现在鱼和人类感染。有研究指出,细菌可能向下一代传递抗性基因(米勒和Harbottle, 2018年)。另一个研究表明,AMR的发展水产养殖环境中可能导致细菌或AMR人类疾病。这一发现强调了抗生素的使用之间的关系的可能性和对人体健康的潜在影响Furushita et al ., 2003;Lekshmi et al ., 2017)。
在水产养殖中,附近(2015)表明鱼是人畜共患病的水库,通过食源性疾病或感染宿主和人类直接接触的水产养殖设施。此外,其他细菌感染鱼处理程序在生产过程中,包括气单胞菌属亲水性,发光细菌damselae,创伤弧菌,链球菌iniae,分枝杆菌marinum(Haenen et al ., 2013;Ogbonna Inana, 2018)。同样,食源性疾病主要是由于梭状芽胞杆菌spp。单核细胞增多性李斯特氏菌和气单胞菌属spp。(Cortes-Sanchez et al ., 2019;努尔,2019),抵抗这些细菌可以通过感染对人类健康造成负面影响。除了感染,这种细菌可以产生AMR决定因素,发送给其他人类疾病(克里et al ., 1996;Tendencia Pena, 2001)。因此,AMR的出现在鱼生产可能导致抗菌素耐药性的出现在人类感染(Furushita et al ., 2003;归复et al ., 2020)。
抗菌基因因素存在于细菌从水生和陆生生境(卡贝略港et al ., 2013)。抗药基因的临床意义是由他们的患病率,基因组上下文和分子机制。不同物种之间的机制,包括染色体突变,失活,药物修改和活跃的流出。喹诺酮类(如enrofloxacin、奥索利酸、氟甲喹),phenicols(比如florfenicol),和四环素(如氧四环素)是最常用的抗菌药物在鱼类生产(米兰达et al ., 2013)。喹诺酮耐药通常是通过染色体突变拓扑异构酶基因。喹诺酮耐药也可以通过突变,从而限制药物通过提高射流或减少吸收积累(Drlica赵,1997;鲁伊斯,2003)。活跃的流出,药物修改,目标突变核糖体保护,和四环素失活都是四环素耐药机制(阮et al ., 2014)。具体和non-specialised药物转运蛋白、特定的水解酶和核糖核酸甲基转移酶是florfenicol耐药性的机制(长et al ., 2006;道et al ., 2012;李et al ., 2020)。
埃及是非洲最具生产力的水产养殖生产者,紧随其后的是尼日利亚。根据2018年的数据,埃及和尼日利亚主导非洲水产养殖生产,拥有近1400万吨和263000吨,分别为(粮农组织2020;Kaleem寂,2020年)。与每年产生约一百万吨,今天埃及的水产养殖产量最高,特别是鱼生产在非洲(Shaalan et al ., 2018)。这种快速扩张是由于部门的鱼从半集约型转变为集约生产系统(粮农组织,2003 - 2021)。数据显示,水产养殖,特别是鱼生产,大幅增加了尼日利亚。2000年,产量从25718吨增加(MT)价值5660万美元在2017年价值8.486亿美元的296191吨。在南非,家禽业发展全球趋势在大多数发达国家。这个行业是由少量的完全集成大型商业生产者和几个小规模生产者。家禽产品是最广泛的,便宜,和消费的动物蛋白,增强实现零饥饿的目的目标(南非,2016年)。这个行业是最重要的农业经济的一部分,占其国内生产总值(gdp)的16%以上。这种发展的选择占三个非洲国家在这项研究中相对于增加使用抗菌素。
AMR发展动物多半与抗菌药物的使用不当。这些趋势在鱼和家禽,抗菌素可能增加严重和致命的疾病的发病率(迈克尔et al ., 2014)。抗菌素的使用在食品动物如鱼和家禽近年来有所增加。因此,有必要确定AMR的模式在鱼类和家禽和对未来开发更好的监控策略。本研究使用首选项报告系统评价和荟萃分析(棱镜)评估趋势,空间分布,和鱼和家禽AMR的发生率在尼日利亚,埃及,南非。
本研究组织如下:第二节介绍的方法使用棱镜的程序和方法。第三节报告结果:出版物的趋势,空间分布,抗性基因的发生率,包括研究的特点。最后,第四部分讨论了研究结果,强调了未来的研究方向,并得出结论。
2方法
2.1研究设计
本研究采用混合研究方法所描述的罗布森和波(2016)。该方法包括电子文献检索、文献评价,从发表文章和辅助数据分析抗菌素耐药性在埃及,尼日利亚,南非。
2.2文献检索方法
电子文献检索进行了利用数据库提供的斯高帕斯和ISI的科学。文献研究是系统首选项报告进行引用系统评价和荟萃分析(棱镜)协议的建议(莫赫et al ., 2019)。棱镜过程被用来建立当前/比较国家的鱼和家禽研究有关抗生素耐药性在埃及、尼日利亚和南非。
搜索范围从1989年到2021年被选为捕获所有相关文章。抗菌素耐药性进行分析研究,参照发表研究的趋势,分布,感兴趣的病原体,样品类型、样本的方法,和耐药性的机制。捕获的数据分类和分析的文章利用相关研究聚集在整个调查。1989年1月至2021年12月,论文主要从使用中描述的搜索条件搜索数据库表1。
表1描述的文献搜索词使用斯高帕斯和ISI科学数据库的Web。
文献搜索是“主题”一节的ISI的网络科学和“文章标题、摘要和关键词”部分的斯高帕斯数据库。两个数据库将捕获的文章发表在英语语言。的初始搜索数据库产生了2216篇文章,其中173是包括在这项研究中。摘要提出了搜索的过程图1。
图1本研究中使用的棱镜过程的概述。
2.3合格标准
才有资格学习包容,它预计将与抗菌素耐药性与关注鱼或家禽。无论研究的细节,这样的研究可能发生在埃及、尼日利亚、南非。当考虑的一项研究,主要标准是是否与抗菌素耐药性”“没有具体的联系。另一个理由不包括研究这些研究区域外进行的。研究发表在其他来源,如社论、会议摘要、书籍和图书章节,也被排除在外。这些类型的研究是“他人”的范畴。
2.4研究选择
选择进行研究后,去掉重复的参考项目(254)。剩下的1962件参考接受了人工筛选通过阅读标题和摘要或完整的文本。筛查和全文后评估,1789年引用项不符合资格列入被否决。外部专家处理任何不符点关于学习资格。全文复制相关的文章,匹配的标准包含引用(173)进行了评估。
2.5数据收集和分类
抗菌素耐药性的研究在三个国家被分为两个研究主题:鱼和家禽。适当研究相关主题提取和分类(分类研究、样本类型、样本方法,和抵抗机制)。
2.6数据分析
数据聚集在这三个国家的搜索数据库受到使用Microsoft Excel软件描述和定量分析。
3的结果
本节介绍的结果趋势的研究出版物,出版的空间分布研究,发表的比较研究鱼和家禽在国家之间,和抗菌素耐药性的分析选定的文件。下面的结果表明,抗菌素耐药性的研究中不同的国家更关注家禽。
3.1趋势抗菌素耐药性的出版物在尼日利亚,埃及,南非
本研究的数据和重点是在鱼和家禽抗菌素耐药性。因此,研究报告和分析在这项研究集中在鱼类和家禽。有有限的研究对抗菌素耐药性的鱼和家禽早期到2010年期间在埃及(1)学习。从2015年(7)的研究,研究的数量增加到2018年达到峰值以来(14个研究)。在2015年(7)的研究为本研究的数据收集(2021年9月),总共有68(91%)的研究在埃及。结果表明增加更高的研究领域近年来在埃及相比,南非和尼日利亚(图2)。
图2抗菌素耐药性趋势相关的出版物在鱼和家禽在尼日利亚,埃及,南非。
第一个出版对抗菌素耐药性的鱼和家禽在本研究于1989年在尼日利亚。这项研究集中在抗生素使用和耐药性的发展之间的联系大肠杆菌菌株从家禽在电池系统。在几年之后,没有获得出版在尼日利亚,我们的研究范围内所示图2。在2007年,只有两个(2)抗菌素耐药性的研究发现,这站最多的出版物,直到2010年。出版物的数量从这一时期(虽然有波动)增加到13个研究的峰值在2021年年底的数据收集在这项研究中。这一时期标志着更多的抗菌素耐药性研究(专门为鱼和家禽)在尼日利亚,在这项研究中观测到的。
一般来说,抗菌素耐药性研究出版物的数量在鱼类和家禽在南非从1992增加(1)学习,以更大的数量在后来发现从2017年到峰值的出版物的数量在2019年获得本研究的数据收集的时间(图2)。
3.2空间变化的抗菌素耐药性研究出版物在尼日利亚,埃及,南非
抗菌素耐药性研究家禽中发表更多在埃及,尼日利亚,南非比鱼。抗菌素耐药性研究鱼类获得整个国家正在研究相对较少的关注。埃及抗菌素耐药性研究的领先指数(43.35%,75年的研究),紧随其后的是尼日利亚(39.31%,68年的研究),南非(17.34%,30研究)。抗菌素耐药性的大多数研究都是在家禽在埃及(81%,61年的研究)、尼日利亚(87%,59岁的研究)和南非(80%,24研究)。研究鱼17%(13研究),9%(6研究),和10%(3)研究在埃及,尼日利亚,南非,分别为(图3)。
图3比较抗菌素耐药性的研究发表在鱼和家禽在埃及、尼日利亚和南非。
3.3抗性基因的发病率在鱼和家禽的研究从不同的样品
本研究进一步探讨抗菌素耐药性基因的发病率在家禽和鱼类的研究报道。特定的抗性基因在不同的研究报告突出显示参照他们的电阻率,用百分比表示(图4- - - - - -6)。其中最著名的细菌耐药机制包括extended-spectrumβ-lactamases (ESBL),由质粒介导的基因(切et al ., 2019)。一个重要贡献者抵抗expanded-spectrumβ-lactam抗生素是革兰氏阴性细菌,产生ESBL (Castanheira et al ., 2021)。拉撒路et al。(2015)表明,抗性机制可以通过移动基因的水平转移元素在消化系统和肠道环境。此外,β-lactam抗菌素和碳青霉烯一样,monobactams,青霉素和头孢菌素可以水解ESBL (王et al ., 2017)。因此,很难治疗这些感染(布什和费舍尔,2011年)。non-ESBL生产商相比,ESBL生产商有较高的几种不同类型的抗生素(阻力Teklu et al ., 2019)。
图4图中显示的患病率(一)肠球菌spp耐药基因,(B)大肠gallinarum耐药基因,(C)粪大肠耐药基因,(D)大肠都有效耐药基因
图5抗生素抗性基因的流行大肠杆菌在家禽。来源:(一)干et al。(2020)n = 174(B)Ibrahim et al。(2019),n = 34。
图6抗生素抗性基因的流行大肠杆菌(n = 168)、克雷伯氏菌pneumonae (n = 141)、和铜绿假单胞菌在家禽(n = 147)(来源:Ejikeugwu et al ., 2021)。
3.4抗菌素耐药性的特点研究鱼类和家禽
进一步,分析所选文件抗菌素耐药性的特点进行了解的一些包括出版物。敏测试方法在专题领域的AMR研究在埃及,尼日利亚,南非被科比·鲍尔盘具扩散试验。同时,限制药物吸收中央抗菌素耐药性的机制研究。详细分析这些研究提出的补充材料(表2- - - - - -4)。
4讨论
4.1趋势的出版物在鱼和家禽抗菌素耐药性
鱼和家禽生产的全球扩张来支持人类食物需求,毫无疑问,是关于一些环境风险(Kalantzi Karakassis, 2006)。应对这些风险的方法之一是通过适当的研究和交流的结果。然而,研究焦点取决于各种因素(意识、资金可用性相关的和熟练的人力资源,研究兴趣,等等)。
研究成果为开发和关键信息的一个重要来源可以提供一个清晰的透视感兴趣的特定上下文而映射出未来的努力和方向。因此,本研究的结果可能会受到不同因素的影响。的因素是研究者的兴趣,动机,资金可用性和有利的制度平台研究Ghabban et al ., 2019)。这些因素影响学术出版已报告。此外,由于Carayol和马特(2004)指出,研究机构和研究人员的数量在一个特定的领域可能会影响研究和出版的结果。
本研究显示有限的抗菌素耐药性研究鱼类和家禽(以下AMRFP)在早期。结果可能是由于有限的使用抗菌素的期间。然而,在随后几年,AMR研究开始得到更多动力,意味着增加研究领域的兴趣。此外,日益增长的人口的需求相应增加动物性蛋白质可能引发了需要更多的抗生素使用。因此,报告不同的不利影响可能影响还需要更多的研究在这个领域与前一年相比。
此外,有一个增加鱼和家禽研究领域近年来在埃及相比,尼日利亚和南非。埃及是非洲最大的鱼类生产国,产量高表明许多兽医抗生素作为治疗药物和生长促进剂利用在生产。此外,不恰当的使用抗菌药物(安德森,2003)可能是一个至关重要的因素研究强化AMR研究由于耐药性的发展。
在尼日利亚和南非,更多AMRFP研究最近也被观察到。结果可能是连接到增加科学讨论AMR的潜在负面影响,在一些研究报告(雅各布斯和Chenia, 2007;Mamza et al ., 2010;Igbinosa 2016;Ajayi et al ., 2019;Molechan et al ., 2019;干et al ., 2020)。因此,这些研究必须突出建议的最佳实践应用抗生素在食品生产、公共卫生、和政策设置。
4.2空间分布的鱼类和家禽AMR出版物
目前的研究表明,埃及,尼日利亚,南非更对抗生素耐药性的研究发表在家禽。相比之下,很少有人注意到研究抗生素耐药性的鱼。虽然水产养殖是一个至关重要的部门在埃及和尼日利亚,AMR研究家禽比鱼在这些国家获得更多关注。多年来,埃及和尼日利亚是非洲鱼生产的主要倡导者。然而,发现从这个研究表明潜在降低抗生素抗菌素的使用和可能威胁埃及和尼日利亚鱼生产行业相比,家禽。鱼的研究相比,高关注AMR研究家禽在南非不一定代表行业需要填补知识空白。然而,家禽业是最南非农业经济的重要组成部分。这种重要性可能负责增加的趋势的AMR研究部门相比,水产养殖。
抗菌药物使用不当影响动物和人类是一个全球性的问题。在这方面,一些国家已经建立了监测和控制策略来控制相应的威胁。例如,在中国和巴西(两个全球最大的生产商禽肉),家禽的增加使用抗生素治疗和增长增强了选择压力的增加和高患病率的AMR各种细菌物种。结果,法规已经到位,由于令人不安的趋势减少AMR的整体管理,禁止使用特定抗生素(刘et al ., 2016;杨et al ., 2017)。尽管一些抗生素作为生长促进剂现在禁止在这两个国家(沃尔什和吴,2016;对此et al ., 2020);然而,仍有一些人用于治疗的目的(Gazal et al ., 2021)。在这两种情况下,农场调查报告在动物生产使用抗菌素。因此,AMR观察高,特别是ESBL菌株,这也显示高AMR相比其他抗菌素(Gazal et al ., 2021)。在印度,转变国家饮食由于年轻城市人口增加的肉类摄入量(Laxminarayan和乔杜里,2016年)。这一转变导致了食物的集约农业动物,导致抗生素作为生长促进剂的广泛使用在这些动物(侯赛因et al ., 2021)。尽管各种情况下的AMR曾被观察到在上述国家,监管框架和控制政策似乎发挥重要作用在调节一些抗菌素使用农民。
AMR在产肉动物的挑战不仅仅是一个非洲但一个全球性问题,尤其是在发展中国家。例如,南亚和东南亚的发展中国家建立了各种集约农业方法,因此,增加动物种群和抗菌消费食用动物(科因et al ., 2019;Ferdous et al ., 2019)。一般来说,因为肉类消费的增加,抗菌药物使用预计将在一些发展中国家到2030年显著增加。根据侯赛因et al。(2021),这些国家包括越南(157%)、秘鲁(160%)、印度尼西亚(202%)、缅甸(205%),和尼日利亚(163%)。在孟加拉国(发展中国家),大约有94.16%的家禽的农民在他们的农场使用抗生素生长增强,治疗的目的(Ferdous et al ., 2019)。大多数抗生素都是直接向农民提供非处方药物。因此,超过60%的农民使用抗生素外兽医的监督(马苏德•et al ., 2020)。这意味着开发AMR的倾向在这种情况下高,尤其是相对于缺乏监控。
在水产养殖中,一些地区的监管限制允许的最大残留水平在食用动物食品的组成部分。在欧洲,例如,食品安全规则,包括抗菌药物在水产养殖使用,是十分严格(桑托斯和拉莫斯,2018)。此外,在美国,美国食品和药物管理局(FDA),政府机构负责兽医,确定抗生素使用的标准,包括可接受的管理模式、剂量、撤军期限,为不同的物种特异性使用(桑托斯和拉莫斯,2018)。
大多数欧洲国家允许使用一些抗生素,如磺酰胺类、红霉素、florfenicol氧四环素,水产养殖(Lulijwa et al ., 2020),美国允许使用氧四环素,florfenicol, sulfadimethoxine /奥美普林(爱et al ., 2020)。本条例(适当的监控策略)提高抗菌药物使用不恰当的监管区域。在这方面,挪威可以被看作是一个例子,如抗生素使用监管鲑鱼养殖非常严格。然而,挪威抗菌素的使用减少到可以忽略的水平通过改善诊断方法和使用更多的益生菌,接种疫苗(坟墓et al ., 2006;Midtlyng et al ., 2011)。此外,案例研究在丹麦和荷兰等欧洲其他国家清楚地说明的可能性大大减少抗生素的使用,同时保持食品质量和安全不经济的负面影响(Cogliani et al ., 2011)。
尽管在某些领域强有力的监管,一些顶级aquaculture-producing国家的法律结构是极其有限的。例如,印度是世界上第二大的水产养殖生产国,占全球总产量的8%,但抗生素的供应和使用是不受监管的(et al ., 2015年;粮农组织2020)。另一方面,中国是最大的出口国的鱼和渔业产品和aquaculture-producing人口最多的国家,占全球水产养殖总量的67% (粮农组织2020)。然而,有报道动物抗生素的情况不需要兽医处方(马龙et al ., 2013)。报告也显示非法使用抗生素,残留在食物的动物和人类,这意味着监管执法疲软(Zhang et al ., 2021)。
4.3方法用于抗菌药物敏感性测试
在全球范围内,不同的方法已经被用于(AST)药敏测试,特别是传统的表型方法,是最常用的。本研究显示方法用于AST肉汤稀释,琼脂稀释和磁盘扩散。稀释方法是基于微量滴定板,而扩散方法是基于琼脂培养(Ellner和约翰逊,1976年;霍et al ., 2016)。
4.3.1稀释鱼和家禽抗菌素耐药性的研究方法
AST的典型方法之一是肉汤稀释测试。这个测试确定最小抑制浓度(麦克风),包括稀释细菌媒体的抗菌剂。具体来说,采用微量测定的标准方法获取麦克风值(Marroki Bousmaha-Marroki, 2021)。然而,这项研究的研究人员很少利用稀释方法相比,扩散的方法。
稀释方法包括琼脂稀释,汤采用和汤采用(Wiegand et al ., 2008)。大多数参考实验室使用汤采用三种方法之间的标准。汤采用涉及两个稀释的抗菌素在肉汤培养基在微量滴定板(赛克斯Rankin, 2013)。稀释法的优点是,它利用少量的培养液,都有一个关联的低成本。它进一步允许各种抗生素的评估与单个孤立。然而,它需要大量的时间,空间,和试剂,这也使得房间里为人类的错误准备稀释抗生素(约根森费拉罗,1998年)。
除了这些传统的方法,一些对AST自动化系统,如微扫描徒步逃犯- 96系统和VITEK - 2系统(bioMerieux),已经开发出来。这些系统利用了AST并确定临床相关的细菌(戴德Behring)。例子包括电性能测试(由bioMerieux)相结合琼脂稀释扩散和磁盘提供准确、可靠的定量结果(布朗和布朗,1991年)。此外,与采用的分类系统,它进一步耐药菌株被分类(Macias et al ., 1994)。
这些传统的方法需要更多的时间比最近开发的自动化系统(Wiegand et al ., 2008)。另一方面,自动化系统减少所需的劳动力,提供快速测试结果,允许内部实验室内部标准化,并可能使用人工智能进行数据评估(Winstanley Courvalin, 2011)。然而,系统卡和面板是昂贵的和专门的格式与抗菌药物的浓度,这可能不适合一些物种和实验设置(费拉罗,1994)。这些因素可以扮演一个角色在自动化系统的有限使用AST观察在这个研究。
4.3.2抗菌素耐药性扩散方法在鱼类和家禽研究
大多数研究使用磁盘AST扩散方法。一个磁盘扩散法是一种标准化的方法来确定快速分裂的潜在传染性微生物(临床和实验室标准协会,2015)。尽管鲍尔和他的同事提出的,临床和实验室标准协会(CLSI)不断改进方法与特定的程序。类似的过程是利用一些全球协会、欧盟委员会等抗菌药物敏感性测试(EUCAST),抗菌化疗(BSAC)的英国社会,和美国微生物学会(ASM) (男爵et al ., 2005;2008年安德鲁斯;EUCAST 2022)。
磁盘扩散提供了一些好处;它是便宜的,适应性强,使能见度的增长和混合文化的存在和其他异常。另一个优势是,它可以直接敏测试(DST) (Serisier et al ., 2012)。这些优势可能与AMR研究该方法的广泛使用在该研究领域。然而,EUCAST BSAC, DST的ASM是至关重要的,因为通常培养液不是标准化的。总结的方法用于AST提出了图7 f(在Behera et al ., 2019)。虽然有几种方法可用于AST,方法如电气、工程和微流控是有限的在这个研究。
图7(一)AST技术的传统方法(测试时间以小时为单位)。*包括汤采用微量肉汤稀释法。*包括汤采用微量肉汤稀释法。汤采用涉及传播不同浓度的抗生素对细菌培养基。琼脂稀释法涉及的传播不同浓度的抗生素在琼脂板,和细菌的表面涂上盘子。在磁盘扩散,滤纸与抗生素应用所需的数量在琼脂表面覆盖着微生物。抗生素的最低抑制浓度(MIC)和抗真菌药物使用电性能测试可以确定,它包含一个预设渐变的抗生素浓度固定在塑料带。(B)AST技术的光学方法(测试时间以小时为单位)。SPR =表面等离子体共振(折射率测量);PSS =相移光谱(硅的光学分析micropillar拓扑和悬浮细菌殖民);ser =表面增强喇曼散射(包括利用金属纳米颗粒测量拉曼散射光信号);激光镊子涉及表面拉曼光谱的光捕获细菌细胞。(C)AST技术的商业工具(测试时间以小时为单位)。IM =等温微量热法(热细菌悬液的流量测量没有或抗生素的存在);流式细胞仪使用染料包括计数细胞的可行性;Sensititre、酶活动的细菌悬液通过荧光测量指标在抗生素的存在;BD凤凰使用抗生素的存在记录比色变化和细菌悬液的浊度;从photmeter Vitek 1和2使用光衰减测量细菌生长的抗生素。(D)AST技术的机械方法(测试时间以小时为单位)。异步磁珠旋转传感器(包括测量磁珠转动的频率);晶体谐振器的谐振频率的变化;悬臂使用细菌细胞和测量悬臂的波动。(E)AST技术的工程方法(测试时间以小时为单位)。DI AST =介电泳诱导抗生素敏感性试验(双向电泳期间观察到的行为细长的细菌);微流控通道琼脂糖(显微镜监测细菌固定在琼脂糖);梯度打码=梯度multifluidic(显示芯片上浓度梯度相对于不同的设计);应激抗生素敏感性试验(由于微生物的存在和缺乏抗生素)。(F)电的AST方法技术(测试时间以小时为单位)。电化学(测量电流的变化相对于电化学反应);电容(测量电容的细菌悬液);阻抗(细菌悬液的测量阻抗)。
4.4的作用机制在鱼和家禽抗菌素耐药性研究
一个重要贡献者AMR在人类的巨大挑战是抗菌药物的管理不善。具体地说,不合适的处方的抗生素药物和抗菌药物的摄入增加的动物和人类是两个关键贡献者耐药性细菌的持久性(Reygaert 2018;泽维尔et al ., 2022)。
四个主要类别的AMR机制在文献报道;活性药物流出(正面),灭活的药物(ID),修改药物靶点(联合化疗),并限制摄入的药物(路德)。在四个类别,限制药物吸收是最常见的机制在这项研究报告的AMR(鱼和家禽)。结果可能是由于研究者的兴趣相比,革兰氏阴性细菌的革兰氏阳性细菌。两个展览AMR革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌。然而,在这些细菌耐药机制的类型不同,由于结构性的变化。革兰氏阴性细菌使用所有四个(路德、联合化疗、ID、正面)机制。相比之下,革兰氏阳性细菌很少使用路德由于缺乏脂多糖的外膜和缺乏能力某些类型的药物流出机制(Reygaert 2018)。
革兰氏阴性细菌可以通过药物流出,表现出内在的抵抗药物失活,并限制吸收。内在抗药性机制通常chromosome-encoded和包括antibiotic-inactivating酶、渗透性屏障机制和非特异性射流泵(考克斯和赖特,2013年;Reygaert 2018)。这些系统根植到生物体的基本的基因构成,不能更改。内在抗药性机制通常发现在细菌(考克斯和赖特,2013年),比如抗生素万古霉素耐药性大肠杆菌。这种阻力是由外膜的渗透屏障(亚瑟和Courvalin, 1993年)。
另一方面,获得性耐药机制可能是药物,药物失活,和药物目标修改并通过水平基因转移(通常是获得考克斯和赖特,2013年;Reygaert 2018)。他们包括酶修改抗生素或目标和plasmid-encoded特定的射流泵(范Hoek et al ., 2011)。修改抗生素或其目标对动物和人类健康构成重大威胁由于转变chromosomally-mediated plasmid-mediated阻力阻力。因此,这导致增加电阻率表达式和传播(马丁内斯,2014)。
4.1.1抗菌素耐药性由于限制药物的吸收
限制摄入的药物是由于降低了运输和表明药物变得渐渐的失去效果,增加使用(费尔南德斯et al ., 2017)。研究表明变化的能力不同的细菌类型限制抗菌药物的摄入。对革兰氏阴性细菌的研究(例如,Ayandiran et al ., 2018;哈菲兹et al ., 2018;Mokgophi et al ., 2021),脂多糖的功能和形状层建立一个屏障,阻止某些化学物质进入细胞。因此,开发了一个固有的某些细菌抵抗特定类的抗菌药物(布莱尔et al ., 2014)。此外,脂质外膜中细菌的数量也可以影响药物的吸收。例如,分枝杆菌的外膜有大量的脂质。因此,研究疏水药物(如新生霉素,药理,大环内酯类、氨基糖甙类,等等)观察容易渗透的细胞,而那些亲水药物观察限制访问(兰伯特,2002;Kumar和施魏策尔,2005年)。
细菌没有细胞壁(如支原体)自然抵抗所有药物目标细胞壁(Bebear Pereyre, 2005),包括beta-lactams和糖肤。革兰氏阳性细菌的外膜的缺失从而消除药物无法理解这些细菌的问题。enterococci固有的耐氨基糖甙类(例如,Ngbede et al ., 2017;Molechan et al ., 2019)连接到它的细胞壁,使极性分子很难渗透。因此,细菌对抗菌药物产生耐药性,如粪大肠,大肠都有效,e·杜兰,大肠mundtii,大肠raffinosus,大肠gallinarum在这项研究中观察到。
由于修改的药物靶点10/24/11抗菌素耐药性
本研究观察到的有限的研究报告修改AMR的药物靶点的机制。然而,Adelowo et al。(2014)这种机制的AMR研究报道大肠杆菌耐四环素、庆大霉素和新霉素。有很多细菌细胞的不同部分有潜力成为抗菌药物的目标。也有许多细胞的不同部位细菌耐药性可能会改变发展。的方法之一,内酰胺抗生素的细菌能够产生抗药性是修改penicillin-binding蛋白质(是)结构和/或数字。是转肽酶,主要参与细胞壁肽聚糖形成。数值的变化是影响药物的结合能力和药物,可以绑定到目标(Reygaert 2018)。例如,一个修改是结构可以防止药物结合蛋白质或减轻其结合能力,如甲氧西林耐药性(授予其基因表达,编码PBP2金黄色葡萄球菌(布莱尔et al ., 2015)。
其他的例子包括抗生素万古霉素耐药性的发展,在这两方面都已成为一个重要问题金黄色葡萄球菌和enterococci。收购van基因机制背后的发展耐万古霉素(Beceiro et al ., 2013)。这种机制导致肽聚糖前兆的结构修改,导致降低绑定目标的能力。此外,抗生素耐药性通过核糖体保护核糖体亚基可以发生,核糖体亚基甲基化和核糖体基因突变。这些机制防止药物对核糖体(Eliopoulos et al ., 2003;Kumar et al ., 2013)。最后,对于抗生素代谢途径,抗性发展通过耐药dihydropteroate合酶的生产过剩,二氢叶酸还原酶酶(甲氧苄氨嘧啶)和dihydropteroate合成酶(磺胺类药)(Reygaert 2018)。
抗菌素耐药性由于药物失活
我们的研究观察到的有限的出版物报道药物作为一种机制的AMR研究。细菌灭活的药物主要通过药物分解或化工集团转移到药物。Beta-lactamases是一个普遍的家庭参与药物水解的酶,如四环素通过tetX基因(Kumar et al ., 2013;布莱尔et al ., 2015)。
4.4.4抗菌素耐药性活性药物流出
射流泵的主要目的是清除有害的细菌细胞分子(索托,2013)。细菌基因的射流泵是染色体编码DNA。其他人则诱导或过表达合适的衬底的可用性或针对特定的环境刺激。一些基因表达自己不断,而其他人则只有积极参与应对外部因素。根据访问的类型的碳源,可以影响这些泵的抵抗能力(Villagra et al ., 2012;布莱尔et al ., 2014)。
大多数细菌有不同的射流泵在主的家庭(图8)。在革兰氏阳性细菌(如氟喹诺酮类射流泵),射流泵可以给一个固有的阻力,因为他们对染色体进行编码。另一方面,射流泵广泛分散在革兰氏阴性细菌,可以来自任何五个家庭。然而,射流泵属于Resistance-nodulation-division家人(RND)转运蛋白是临床上最重要(布莱尔et al ., 2014;Kourtesi et al ., 2013)。
图8细菌射流泵的主要家庭基于它们的结构和能量来源(后Reygaert 2018)。
4.5环境和公共卫生抗菌药物残留的影响
在这项研究中,各种抗菌素耐药性基因(ARGs)报告(3.3节)表示修改的传播在抗菌药物靶点。因此,动物或人类暴露于这些基因构成重大风险。有广泛的协议,ARGs沉积物对周围环境(构成可能的风险王et al ., 2015)。参数可能积累和传播通过沉积物(马蒂et al ., 2014)对水生生物和人类。研究报道很多参数的水和沉积物水产养殖农场能够编码抗不同种类的抗生素(沈et al ., 2020)。证据支持的假设,直接或间接,营养作用的扩散参数(Zhang et al ., 2022)。因此,一贯的、长期的磷和氮改变细菌社区化妆和有利于环境传播ARGs (潘et al ., 2020)。
抗菌素残留有不同的负面影响生物在不同环境营养水平。他们有潜力成为ecotoxic非目标水生和陆生生物(Chee-Sanford et al ., 2012;Jechalke et al ., 2014)。在陆地环境中,残留物可以进入植物的身体和阻碍生理功能像发芽一样,光合作用和生长(等人。,2017年)。一旦这些参数引入到人类共生细菌,它们对生态环境和人类健康构成重大的威胁(Forsberg et al ., 2012;Zhang et al ., 2022)。例如,有显著增加抗药性细菌的数量与食源性疾病(Canica et al ., 2019)。一些研究已经表明抗生素在食用动物中的使用之间的直接关系,AMR的进化人类病原体(1999年曾经是个牙具生产商,是个没什么明星脸;Van den Bogaard et al ., 2002),使治疗无效。
除此之外,人类病原体(例如,弧菌spp。志贺氏杆菌spp。沙门氏菌spp)和投机取巧的病原体(如迟缓,气单胞菌属hydrophila)可能直接从水生环境AMR传给人类。抗菌素残留可能通过吃海鲜或处理,饮用水,或直接接触水或水生物种。在进入人类的生物系统,他们可能会引起过敏反应,癌症,或本地肠道微生物群落组成的变化。其他对人体健康的负面影响包括增加感染严重程度和较高的治疗失败(达尔维什et al ., 2013)。
4.6政府政策对抗菌素耐药性
最近的预测显示,AMR已经影响了全球可持续发展,需要多部门参与响应(霍夫曼et al ., 2015)。多年来,建立了各种政府政策限制抗菌药物过度使用和滥用。例如,抗生素作为生长促进剂自2016年以来一直被禁止在所有欧盟成员国(Serwecińska 2020)。各种公共宣传运动,抗菌药物使用指南和最佳实践,以确保抗菌药物使用安全的报告。例子包括;(i)抗菌素使用严格遵守资格和注册医生的处方,(ii)完成政府规定抗菌素的使用,以避免再次感染的风险,AMR的发展,(3)政府的药物只对指定的动物,指定的年龄,指定的品种等。Serwecińska 2020)。
此外,世界卫生组织(世卫组织)已经开发出全球行动计划》(GAP)与一个健康的方法解决AMR (2015年,)。其他策略开发基于包括优化抗菌药物使用的差距,减少感染的发生率,提高认识和理解AMR (Serwecińska 2020)。此外,除了公共宣传运动和指导方针,AMR已建立的政治行动,比如柏林G20各国卫生部长宣言》(G20各国卫生部长,2017年)和2016年联合国决议(联合国大会,2016)。这些都是指针对AMR全球行动和干预。
然而,在解决AMR所面临的挑战。大部分可用的政策选择抗菌素使用没有经过严谨的评估。此外,一些国家尚未实施政府政策减少抗菌素使用(2018年,)。此外,还有可怜的控制和监督对抗菌素的可用性在许多国家和处方抗生素的动物主人(不必要的压力粮农组织/世界动物卫生组织/世卫组织,2004年;奥尼尔,2016)。
充分解决AMR在全球范围内,所有国家都应该制定一个制度框架来监督,规范,执行遵守国际准则。还有一个需要评估可用的AMR的干预策略。评估可用的干预策略有效规划和制定未来的发展方向将允许对AMR公共使用。
4.7对抗菌素耐药性未来研究方向:对人的健康考虑
一个健康拥抱环境因素以及植物,动物,和优化人类健康(Zinsstag et al ., 2012;芬利et al ., 2013)。因此,未来的研究需要解决AMR的一种卫生措施纳入更广泛的环境,因为大多数的基因环境的起源(产生耐药性Collignon 2012;目光et al ., 2013;福尔摩斯et al ., 2016)。此外,未来的研究也应纳入环境风险评估和监测。本公司将允许识别更具体的措施来解决AMR的环境。它还将提供一个更清晰的上下文环境角色的视角和更好地理解AMR选择和传播(沃尔什et al ., 2011;Ashbolt et al ., 2013;Huijbers et al ., 2015)。
有必要进一步研究抗生素的存在,尤其是在鸡肉煮熟之后。这个研究问题需要回答,因为抗生素对人类健康的风险可能是最小的在某些情况下,高的人。然而,适当的烹调消除食品中细菌,但不破坏一些抗生素,其熔点温度超过了烹饪。
还有一个需要建立不同的抗生素多久是有效的在不同的鱼和家禽物种(尤其是鸡)。抗生素管理后,立即开始工作,和每个抗生素可能不同的生物半衰期。这样的研究将使农民建立他们的代谢,因此,防止抗生素残留进入食物链。
4.8结论
抗菌素耐药性研究出版物的数量在鱼类和家禽变化在三个国家中,有更多的专注于家禽。埃及领导AMR研究在研究领域近年来出版物比南非和尼日利亚。在尼日利亚,出版物的数量从2010增加到2021。这一时期是当大部分抗菌素耐药性进行了研究。在南非研究出版物的数量从1992增加,从2017年向上与更大的产出。然而,这项研究的发现可能不能反映普遍的水平或相关问题AMR研究领域。相反,它可能会受到各种因素的影响,如资金、可用性相关的和熟练的人力资源,研究兴趣等。
此外,磁盘扩散法主要用于药敏测试在鱼和家禽的国家的研究人员在研究。磁盘扩散提供了一些好处;它是便宜的,适应性强,使能见度的增长和混合文化的存在和其他异常。这些优势可能与AMR研究该方法的广泛使用在国家研究。限制药物吸收是最常报道机制的AMR研究(包括鱼和家禽)。这种机制是由于降低了运输和增加使用表明药物变得渐渐的失去效果。
一般来说,这项研究揭示了公众与环境健康威胁,表明迫切需要促进和推进AMR研究,特别是国家对全球热点抗菌素使用。此外,有关AMR对人类和动物的影响,有必要加强研究、政策和实践努力促进可持续使用抗菌素。
数据可用性声明
最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/补充材料。进一步询问可以针对相应的作者。
作者的贡献
EO:构想、方法论、监督、验证、形式分析,写作初稿准备。RO验证,编写,审查和编辑。芭:验证、写作——初稿准备。我:数据管理、写作——初稿准备。办公自动化:数据管理、调查验证。阿瑟:数据管理、验证。纳米:写作-审查和编辑。男朋友:形式分析、写作——初稿准备。:写作——初稿准备。IO:数据管理、调查。 OA: Writing- Reviewing and Editing. All authors contributed to the article and approved the submitted version.
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
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补充材料
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关键词:抗菌素耐药性、抗生素、抗菌素、公共卫生、健康,系统回顾
引用:奥科查Okon EM, RC、Adesina BT Ehigie乔OO,阿拉Bolanle, Matekwe N, Falana BM, Tiamiyu, Olatoye IO和Adedeji OB(2022)在鱼和家禽抗菌素耐药性:公共卫生影响动物源食品生产在尼日利亚,埃及,南非。前面。Antibiot。1:1043302。doi: 10.3389 / frabi.2022.1043302
收到:2022年9月13日;接受:2022年10月13日;
发表:2022年11月10日。
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