养殖业的抗生素之殇

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养殖业的抗生素之殇
作者： 南方周末记者 黄永明
一项最新研究揭示了中国养猪场里令人不安的现实。尽管研究只涉及三家农场，但它们在堆肥技术、抗生素剂量、耐抗生素基因的状况都是相似的，这表示相似的耐药性基因的蓄积在整个中国都存在，而中国是全球最大的抗生素生产国和消费国，年产抗生素21万吨中的将近一半用在了养殖业方面。
尽管人们并不清楚确切的原理，但在实践中，给畜禽喂食抗生素不但能够治病，还能加速它们的生长。因此，在许多国家的畜牧业中，给猪、牛、鸡等动物喂食抗生素是一种普遍的做法。
然而，过去三十多年的科学研究发现，这种做法会给人类带来十分令人担忧的健康隐患——耐药病原体相伴出现并迅速占据上风。在一项最新发表的研究中，中国和美国的科学家合作，揭示了中国养猪场里令人不安的现实。
最大的消费国
“在中国，为动物治病和为加快生长而使用抗生素的情况是未被监测的，这常常导致其被大量使用。从动物粪便中广泛检出高浓度的抗生素残留就说明了这一点。”中国科学院城市环境研究所研究员朱永官及合作者在他们最新发表的论文中写道。据他们估计，中国畜牧业中使用的抗生素的量至少是美国的四倍。这篇论文发表在近期的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。
中国是世界上最大的抗生素生产和消费国。根据2012年美国《科学》杂志的报道，中国年产抗生素达21万吨，其中有近一半用于了牲畜的养殖。美国食品药品监督管理局曾在2007年警告说，中国养殖的海鱼含有氟喹诺酮等在美国海产品中不允许使用的抗生素。
过去两年里，不同国家的相关机构纷纷表示要强化对抗生素使用的监管。2011年11月，欧盟呼吁成员国确保抗生素只能作为处方药，并加强对耐药性病例的追踪和报告。2012年初，美国食品药品监督管理局（FDA）表示要禁止养殖牛、猪、鸡和火鸡的农场使用头孢类抗生素。他们表示养殖业中对头孢类抗生素的过量使用可能造成了某些耐药性菌株的产生，而一旦这些抗生素在人体上失效，医生就只能选择那些不太有效或是副作用更大的药物。而根据2012年世界动物健康组织（OIE）的说法，世界上仍有一百多个国家没有相关法规，抗生素就像是糖果一样被销售。
论文共同作者、美国密歇根州立大学教授詹姆斯.迪杰（James Tiedje）对南方周末记者介绍说，在美国，在动物上市销售之前，会有一段“退出时期”，这段时间内不再对动物使用抗生素，以便让它们将体内的抗生素排空。美国农业部也会检测上市销售的猪肉中是否含有抗生素，但很少会发现。“如果农民遵照恰当的步骤使用抗生素，那么就没有证据表明这些猪肉会对人体有危险。”他说。
“在我看来，与恰当实施的养殖步骤下残留在肉中的抗生素相比，更具危险性的，是那些散播在环境中的、数量正在增长的耐抗生素基因（ARG）。”迪杰继续说。
动物吃下抗生素之后，只有很少一部分被吸收，大部分都会随粪便排出体外。据估计，中国一年会产生7亿吨动物粪便。这些粪便会被当作肥料施用或是作为堆肥销售，也有可能随河水流走，或是进入地下水。
由此带来的问题之一是饮用水中的药物残留。美国在2008年已经在自来水中检出了包括避孕类药物在内的药物残留，这些残留物是目前水处理过程中不会进行过滤的成分，但它们有可能对人体健康不利。来自动物粪便的抗生素也正是饮用水中药物残留的来源之一。“养猪过程中使用的抗生素已经在地下水中被发现，也在地表水中被发现。”迪杰说。
饮用水中微量药物残留对人体的影响尚不清晰，而另一个目前看来更为迫切的问题，便是令迪杰担忧的随粪便一起扩散的耐抗生素基因。
在畜牧业中日常使用抗生素，会使得携带耐抗生素基因的微生物繁盛起来。有些情况下，耐抗生素基因可以变得具有很高的移动性，也就是说它们能够迁移到那些可以对人体致病的细菌中去。这样一来，当人类病患再去服用抗生素的时候，由于细菌已经具有耐药性，原本神奇的药物就失去效用了。
耐抗生素基因
为了查清养猪业中耐抗生素基因的种类和存在情况，朱永官等人先后在北京、浙江和福建的三家大型养猪场对猪的粪便进行了采样。这些养猪场每家每年都能向市场提供超过一万头以上的猪。
在嘉兴和莆田，基于猪粪制作的肥料还被当作有机肥卖给当地农民。因而研究人员也采集了这些肥料的样本，他们还从养猪场附近的土壤里采集了样本，这些土壤都施用了由粪便制成的肥料。
作为对照，研究人员从福建莆田的原始森林里采集土壤样本，还采集了美国未经喂食抗生素的猪的粪便样本。
以上这些样本被拿到密歇根州立大学的实验室里进行了定量检测。结果他们找到了149个耐药基因，这些基因的出现频率比对照样本高出192到28000倍。他们同时还发现了大量的转座酶，这些酶可以帮助耐药基因从一个细菌移动到另一个细菌。
让事情变得更为糟糕的情况是，研究人员发现，耐药基因倾向于聚集在一起，并且能够在成团的细菌间转移。而养殖场中使用到的砷、铜、四环素强烈加强了这一过程。
“尽管这项研究中只有三家农场，但不论它们的地理位置（相距超过2000公里）、堆肥技术或抗生素剂量、耐抗生素基因的状况都是相似的，这表示相似的耐药性基因的蓄积在全中国，以及其他使用类似管理手段的国家里都存在。”作者们在论文中写道。
在同样是近期发表在《美国国家科学院院刊》上的另一项研究中，迪杰及合作者报告了科学界迄今为止最全面的对美国养猪场中耐抗生素基因的研究。他们在研究中意外发现了一些基因，这些基因居然与养猪过程中未被喂食的抗生素相关。此外，大肠杆菌的数量在经喂食抗生素的猪的肠道内出现增加。
“全球来说，至少就封闭式养猪来说，喂食抗生素可能是最为广泛应用的做法。”迪杰向南方周末记者解释为什么养殖业中被喂食抗生素的动物很多，而他们单单选择了养猪作为研究对象。
针对在中国养猪场中发现的耐抗生素基因，研究者们指出：“检测到的种类繁多的耐药基因具有对所有主要类别的抗生素产生抗药性的潜在可能，包括了那些在临床上对人类医学很重要的抗生素。”
根据《科学》杂志2012年的报道，在一项研究中，中国科学家在医院里发现，2009年患者体内金黄色葡萄球菌株超过60%为甲氧西林耐药，这一比例在2000年还为40%。而肺炎链球菌耐受大环内酯类药物的比例高达70%，大肠杆菌耐受喹诺酮类药物的比例也大致如此，达到了世界最高比率。
全球威胁
“保护现有抗生素的有效性是一件迫切的事情，因为发现新药是极为困难的。”朱永官说。
2013年1月，德国汉堡科学与人文学院和德国国家科学院共同发布了一份声明，提出了六项关于抗生素的研究和使用的建议。这份声明指出，自1940年代发现青霉素以来，抗生素已经成为现代医学的基石之一。它们是治疗人类和动物细菌感染的基本药物。然而，两个方面的情况让它们越来越难以成功治疗疾病。一方面近些年来人类和动物中都出现了大量耐受抗生素的病原体，另一方面是自1970年代以来新开发的抗生素数量极其有限。
六项建议中包括“限制抗生素在兽医药物和植物保护中的使用”。“如若可能，抗生素应当仅仅允许在临床诊断之后并基于耐受性测试的结果，有目标地使用。”声明表示。
去年9月，德国政府已经宣布要从2013年春天开始，大量减少抗生素在畜牧业中的使用。而在此之前，对耐药数据不间断的收集和记录已经在进行。
迪杰也表示，整体上来说，抗生素的使用量是与抗药性的增加相关的。在美国，猪肉产业界与农民有效合作，用最佳的方法将抗生素的使用量降低。“这是第一步，但根本上，喂食使用和为了人类治疗使用而保护抗生素，这两者之间的关系需要被讨论和决定。”他说。
“我们的研究开展于中国，但它实际上反映的是世界上许多地方都在发生的事情。”迪杰说，“世界动物健康组织和美国食品药品监督管理局都已经在呼吁加强对畜牧业中抗生素使用的监管，因为那些基因是不会老实呆在当地的。”
迪杰进一步说，这是一项全球性的问题，因为对多种药物具有耐受性的病原体可以在任何地方出现，然后散布到全世界。除了通过肥料，耐抗生素基因还可以通过国际贸易、移居和旅行传播。
“这也并非农业和医学上的‘坏家伙’之间的问题，它是任何实践中不明智地、不恰当地使用抗生素的问题，因为耐抗生素的微生物不管谁喜不喜欢它们，它们时刻准备好扩散出去，并且一旦有机会就会占据主要地位。”迪杰说。

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“我们的研究开展于中国，但它实际上反映的是世界上许多地方都在发生的事情。”迪杰说，“世界动物健康组织和美国食品药品监督管理局都已经在呼吁加强对畜牧业中抗生素使用的监管，因为那些基因是不会老实呆在当地的。”