陳穎欣，陳佳華，張志瑾，馮錦濤，梅 亮，王 燕

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510642)

自21世紀(jì)初起，世界衛(wèi)生組織(World health organization，WHO)將抗生素耐藥基因(ARGs)定義為一種新型的環(huán)境污染物[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐盟每年因感染攜帶多重ARGs的細(xì)菌而死亡的人數(shù)多達(dá)25 000人，而美國每年多達(dá)23 000人[2]。由于集約化畜牧養(yǎng)殖業(yè)與飼料業(yè)的發(fā)展，獸用抗生素廣泛應(yīng)用于畜牧養(yǎng)殖業(yè)，2013年中國抗生素使用量高達(dá)16.2×104t，約占世界總用量的一半，其中52%為獸用，且有逐年增長的趨勢(shì)[3]。抗生素在動(dòng)物體內(nèi)不能被完全吸收代謝，約40%～90%以原藥或異構(gòu)體的形式隨畜禽糞尿排出體外[4]。這些抗生素進(jìn)入環(huán)境后會(huì)對(duì)環(huán)境生物構(gòu)成威脅，加速環(huán)境中ARGs的產(chǎn)生和傳播。研究表明，養(yǎng)殖場及周邊環(huán)境采集樣本可檢出上百種ARGs，其中部分表達(dá)水平甚至是對(duì)照樣本的上萬倍[5]。因此，畜禽養(yǎng)殖場ARGs受到越來越廣泛的關(guān)注。本文在總結(jié)目前養(yǎng)殖場抗生素ARGs的種類及來源的基礎(chǔ)上，綜述了養(yǎng)殖場獸用抗生素ARGs的殘留以及擴(kuò)散規(guī)律，并闡明了影響獸用抗生素傳播的相關(guān)影響因子，為減少養(yǎng)殖場的ARGs傳播提供數(shù)據(jù)支撐。

1 畜禽養(yǎng)殖場ARGs種類及來源

1.1 畜禽養(yǎng)殖場ARGs的種類

目前，研究發(fā)現(xiàn)的畜禽養(yǎng)殖場ARGs種類繁多。按耐藥種類劃分，主要有四環(huán)素類、磺胺類、大環(huán)內(nèi)酯類、β-內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類、喹諾酮類、氯霉素類等[6-7]。四環(huán)素類ARGs是國內(nèi)外研究較多，已發(fā)現(xiàn)種類達(dá)四十多種的一類ARGs，主要包括金霉素、土霉素、四環(huán)素等?；前奉怉RGs不僅是ARGs中在養(yǎng)殖場普遍檢出的，而且是性質(zhì)上較為特別的一類——若細(xì)菌對(duì)一種磺胺類抗生素產(chǎn)生抗藥性，則其具有所有該類抗生素的耐藥性[8]，主要包括磺胺甲惡唑、磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶等。

不同類ARGs其抗生素失活機(jī)制不同，同類ARGs也會(huì)存在不同的抗生素失活機(jī)制。按ARGs的耐藥機(jī)制，ARGs種類主要有抗生素酶解作用機(jī)制、核糖體保護(hù)蛋白機(jī)制、降低細(xì)胞膜通透性機(jī)制、外排泵機(jī)制、藥物靶標(biāo)位點(diǎn)突變機(jī)制及其他或未知機(jī)制[2，9-10]：抗生素酶解機(jī)制是一類鈍化或滅活抗生素酶的基因，如四環(huán)素類酶修飾基因tetX[8]。核糖體保護(hù)蛋白機(jī)制以核糖體保護(hù)蛋白結(jié)合核糖體導(dǎo)致核糖體構(gòu)型的改變，該過程由三磷酸鳥苷(GTP)水解提供能量，如tetM、tetO、tetS、tetT、tetQ等[2]；降低細(xì)胞膜通透性機(jī)制可以通過對(duì)細(xì)胞外膜脂質(zhì) A 進(jìn)行氨基阿拉伯糖修飾，例如mcr-1等[11]；或選擇性地減少外膜孔蛋白的數(shù)量、改變外膜孔蛋白的大小、增加細(xì)胞壁的厚度，來降低自身細(xì)胞膜的通透性，使得抗生素?zé)o法通過菌體的外膜，從而導(dǎo)致細(xì)菌對(duì)某些抗生素產(chǎn)生抗性[2，12]；外排泵機(jī)理包括tetA、tetB、tetC、tetD、tetG等，則通過存在于細(xì)胞膜上的一類蛋白將抗生素泵出胞外而產(chǎn)生耐藥作用，被認(rèn)為是微生物適應(yīng)環(huán)境脅迫條件的主要途徑[13]；藥物靶標(biāo)位點(diǎn)突變機(jī)制的細(xì)菌體內(nèi)存在許多與抗生素結(jié)合的靶標(biāo)位點(diǎn)，不同種類抗生素的作用靶點(diǎn)不同，細(xì)菌可以通過改變相應(yīng)的作用靶點(diǎn)，使抗生素與細(xì)菌不易結(jié)合而產(chǎn)生耐藥性，如細(xì)菌可以通過改變?chǔ)?內(nèi)酰胺類藥物的作用位點(diǎn)——細(xì)菌的青霉素結(jié)合蛋白(PBP)，使得β-內(nèi)酰胺類抗生素不能與之結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)對(duì)β-內(nèi)酰胺類抗生素的耐藥等[14]；還有多種其他或未知機(jī)制，如tetU、ortC等。其中，酶解作用機(jī)制和外排泵機(jī)制是養(yǎng)殖場土壤中ARGs的主要耐藥機(jī)制[2，10，15]。另外，除單一耐藥類和單一耐藥機(jī)制的ARGs，還有倍受關(guān)注且多為臨床所見的對(duì)多重抗生素耐藥或具多重耐藥機(jī)制的的ARGs，其具有更高的多樣性及更大的防治難度。如編碼產(chǎn)超廣譜β-內(nèi)酰胺酶 (Extend-spectrum-β-lactamases, ESBLs)的基因大多在一個(gè)較大的質(zhì)粒上,該質(zhì)粒常攜帶ARGs,因此ESBLs的菌株多數(shù)為多重耐藥菌[16]；程建華等[17]在紫色土丘陵區(qū)三種養(yǎng)殖場土壤中檢出各類型ARGs中，ARGs的豐度最高，達(dá)6.04×107～1.15×109copies/g。總而言之，目前發(fā)現(xiàn)的ARGs極富多樣性，而且仍有不少ARGs其失活機(jī)制仍待進(jìn)一步研究。

1.2 畜禽養(yǎng)殖場ARGs的來源

畜禽養(yǎng)殖場抗生素ARGs的產(chǎn)生一般來自兩個(gè)方面。一是天然存在的ARGs，這主要是由于某些微生物在產(chǎn)生抗生素的同時(shí)也具有相應(yīng)的耐藥機(jī)制[18]，使得環(huán)境中存在著天然的ARGs[19]。另一種來源是基因突變。研究人員認(rèn)為抗生素過量使用產(chǎn)生了選擇壓，加劇了對(duì)ARGs的選擇，并促進(jìn)ARGs的富集，讓許多原本不具備ARGs的微生物獲得了新的ARGs。

養(yǎng)殖場建址的自然環(huán)境中存在天然的ARGs，這些基因早在人類使用抗生素之前便已出現(xiàn)。有研究報(bào)道表明，β-內(nèi)酰胺類、四環(huán)素類、糖肽類等ARGs在人類使用抗生素之前就在自然環(huán)境中存在[19]。同時(shí)，養(yǎng)殖場內(nèi)飼養(yǎng)的畜禽體內(nèi)的微生物也可能攜帶ARGs，Thames等[20]在從未攝入抗生素小牛的糞便中檢測出四環(huán)素相關(guān)ARGs。有研究者猜測環(huán)境中存在的原始ARGs可能來自產(chǎn)抗生素的細(xì)菌，并進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)抗生素細(xì)菌的原始ARGs最初發(fā)揮著非耐藥功能，如一些細(xì)菌ARGs表達(dá)的β-內(nèi)酰胺酶最初用于參與肽聚糖的修飾[21]。研究人員曾在未經(jīng)人為因素干預(yù)的土壤和沉積樣品中發(fā)現(xiàn)并提取出具有天然的ARGs的微生物[21]，依靠宏基因組學(xué)相關(guān)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了獨(dú)特的ARGs庫，有ARGs的前體基因[22]。自然條件下多數(shù)ARGs處于隱形狀態(tài)，但適當(dāng)?shù)沫h(huán)境壓力可使前體基因進(jìn)化為ARGs，抗體基因也可能在特殊條件下表達(dá)。

抗生素的使用，促進(jìn)了對(duì)第二種來源——基因突變產(chǎn)生的ARGs的選擇?？股睾克娇蓪?duì)動(dòng)物腸道和糞便中的細(xì)菌ARGs產(chǎn)生一定的選擇壓力[23]，同一水平的選擇壓可能同時(shí)誘導(dǎo)多種ARGs富集，當(dāng)選擇壓較高時(shí)，還可在短期內(nèi)促進(jìn)細(xì)菌形成新品種。研究表明,用金霉素飼喂肉牛會(huì)導(dǎo)致糞便中E.coli和腸球菌的耐藥率明顯增加[18]。在仔豬飼養(yǎng)中，口服與注射氨芐西林(20 mg/kg body weight)會(huì)顯著提高糞便中腸桿菌科細(xì)菌耐藥性，口服抗生素會(huì)使糞便中blaTEM拷貝數(shù)從104～106copies/g升高至107～109copies/g，耐藥率從0.9%～12%提高至40%，而注射抗生素的耐藥率則會(huì)升高至26%，但注射對(duì)糞便中的ARGs無明顯影響[24]。

2 養(yǎng)殖場ARGs殘留現(xiàn)狀

2.1 養(yǎng)殖場糞便中的ARGs殘留

糞便是養(yǎng)殖環(huán)境中ARGs的主要蓄積庫。研究表明，在畜禽養(yǎng)殖中添加亞劑量水平的抗生素會(huì)增加糞便中抗生素殘留和ARGs豐度[25]?；前奉怉RGs和四環(huán)素類ARGs在糞便中較常被檢測到。Xu等[26]分別從上海研究區(qū)代表性豬場、禽舍和養(yǎng)牛場進(jìn)行糞便取樣，結(jié)果顯示在所有糞便樣品中均檢測到了磺胺類(sul1,sul2,sul3和sulA)和四環(huán)素ARGs(tetB(P),tetM,tetO,tetW)，磺胺類ARGs相對(duì)豐度呈以下趨勢(shì)sulA>sul1 >sul2 >sul3，四環(huán)素類耐藥基因的趨勢(shì)為tetM>tetW>tetO>tetB(P)。此外，關(guān)于氯霉素類ARGs和大環(huán)內(nèi)酯類ARGs等也較常在糞便中被檢測到，何良英等[18]選取華南6個(gè)山地放養(yǎng)型雞場，5個(gè)室內(nèi)平養(yǎng)型雞場進(jìn)行糞便取樣，對(duì)常見ARGs進(jìn)行檢測，其中5個(gè)氯霉素類ARGs(fexA、fexB、cfr、cmlA、floR)、4個(gè)四環(huán)素類ARGs(tetM、tetQ、tetS、tetW)和2個(gè)磺胺類ARGs(sul1、sul2)在所有糞便樣品中均被陽性檢出，檢出率較高的ARGs為fexA、cfr、cmlA、sul1和sul2，其次為fexB、floR、tetO。劉菲[27]對(duì)常州市2處肉雞飼養(yǎng)區(qū)域進(jìn)行取樣，其中所研究的6類21種ARGs在糞便樣品中均有分布，測得磺胺類ARGs、大環(huán)內(nèi)酯類ARGs、四環(huán)素類ARGs的絕對(duì)豐度分別為2.29×106～3.37×1011copies/g、2.05×105～2.16×1010copies/g、1.14×104～2.23×1010copies/g。

2.2 養(yǎng)殖場空氣中的ARGs殘留

在養(yǎng)殖場空氣中，四環(huán)素類、磺胺類、大環(huán)內(nèi)酯類、β-內(nèi)酰胺類和喹諾酮類等ARGs都曾被研究學(xué)者檢測到。金明蘭等[28]對(duì)吉林省某8家養(yǎng)殖場進(jìn)行空氣取樣，共分離360株E．coli，通過PCR方法對(duì)選取的磺胺類ARGs(sul1、sul2、sul3)進(jìn)行檢測，共檢測到163個(gè)ARGs，其中sul1、和sul2檢出率較高。高敏等[29]研究表明，雞場空氣中四環(huán)素類ARGs濃度較高。劉長利等[30]對(duì)某養(yǎng)豬場空氣大環(huán)內(nèi)酯類ARGs(ermA、ermB、ermF)和四環(huán)素類ARGs(tetW)進(jìn)行檢測，測得大部分目的基因濃度為104～107copies/m3，其中ermB、ermF、tetW濃度較高，為106～107copies/m3。

2.3 養(yǎng)殖場土壤中的ARGs殘留

大量養(yǎng)殖場ARGs隨著施肥等人類活動(dòng)進(jìn)入土壤。李曉華[23]選擇12個(gè)省的13家規(guī)模化生豬養(yǎng)殖場周邊進(jìn)行土壤收集，通過熒光定量PCR技術(shù)對(duì)4類17種常見ARGs進(jìn)行檢測，除ermB、qnrA、qnrB三種基因外，其他ARGs在土壤樣品中的檢測率為100%，土壤中tetA、tetX、tetG、sul1、ereA和qnrB等ARGs豐度值較高。Zhao等[31]對(duì)河南地區(qū)養(yǎng)豬場土壤環(huán)境中氟苯尼考類ARGs進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)氟苯尼考類ARGs整體污染水平較高，其中fexA、optrA和floR在所有的樣品中均被檢測到，floR平均相對(duì)豐度最高，其次是optrA。Mu等[32]對(duì)北方多個(gè)養(yǎng)殖場進(jìn)行土壤取樣，對(duì)四類常見ARGs進(jìn)行檢測，21種ARGs在大多數(shù)樣品中都被檢測到，其中大環(huán)內(nèi)酯類ARGs(ermB、ermC)、磺胺類ARGs(sul1、sul2)、喹諾酮類ARGs(qnrS、oqxB)和四個(gè)四環(huán)素類核糖體保護(hù)蛋白ARGs(tetO、tetQ、tetM、tetW)在所有樣品中均被檢測到，在土壤中含量最多的是sul1和sul2，分別為(2.21±1.34)×10 copies/g和(1.01±0.56)×10 copies/g。

2.4 養(yǎng)殖場養(yǎng)殖廢水的ARGs殘留

Tao等[33]在6個(gè)豬場廢水處理系統(tǒng)中，tetA、tetW、sul1、sul2、blaTEM在所有樣品中均被檢測到，且磺胺類ARGs平均相對(duì)豐度最高，其次是blaTEM，四環(huán)素類最低。李晴等[34]對(duì)養(yǎng)殖場附近污水處理廠進(jìn)行水樣采集，對(duì)分離所得的產(chǎn)ESBL大腸桿菌(escherichiacoli,E.coli)進(jìn)行ARGs檢測，檢測到blaCTX-M、blaSHV、blaTEM等ARGs，其中blaTEM檢出率為100%。何良英[18]研究發(fā)現(xiàn)，雞場廢水中的優(yōu)勢(shì)基因有fexA、floR、sul1、sul2和tetG，而豬場廢水中的優(yōu)勢(shì)基因有tetA、tetH、ermE、sul2、sul1、tetG、fexA、ermB、tetO、tetW。

3 畜禽養(yǎng)殖場ARGs擴(kuò)散與傳播

3.1 養(yǎng)殖場ARGs的擴(kuò)散途徑

ARGs在某些條件可穩(wěn)定存在并擴(kuò)散，微生物是ARGs擴(kuò)散的載體，廣泛存在于畜禽體內(nèi)及外部環(huán)境中。畜禽體內(nèi)微生物攜帶的ARGs通過糞污排放進(jìn)入周圍環(huán)境中并得以進(jìn)一步擴(kuò)散(圖1)。ARGs在養(yǎng)殖場及周邊環(huán)境中主要有三個(gè)擴(kuò)散途徑，分別為通過空氣及接觸擴(kuò)散、糞污還田進(jìn)入土壤、滲透作用進(jìn)入地下水。

圖1 養(yǎng)殖場ARGs傳播途徑[24，36-37]Fig. 1 Dissemination of ARGs in the livestock farm

研究發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)殖場細(xì)菌種類多為環(huán)境正常菌群及條件性病原菌，其中存在較多對(duì)青霉素類、喹諾酮類、磺胺類、氨基糖苷類等人畜共用抗生素耐藥的菌株[37]，其來源主要是畜禽糞便排放后，腸道內(nèi)的微生物會(huì)負(fù)載到細(xì)顆粒物(particulate matter,PM)形成細(xì)菌氣溶膠并通過空氣擴(kuò)散。另一方面養(yǎng)殖場工作人員暴露在空氣中，直接接觸了空氣中可能攜帶ARGs的微生物，ARGs得以向外界擴(kuò)散或者進(jìn)入人體引發(fā)疾病。

糞便中攜帶ARGs的微生物可隨著糞便還田進(jìn)入土壤，并在土壤中進(jìn)一步遷移擴(kuò)散。Muziasari等[38]發(fā)現(xiàn)魚類養(yǎng)殖場沉積物中富集ARGs，并在魚的腸道中檢測出28種ARGs，猜測動(dòng)物的糞便能促使ARGs在周圍環(huán)境中擴(kuò)散。長期施用雞糞的土壤中檢出ARGs種類比對(duì)照土壤中ARGs種類更多[39]。Peng等[40]研究發(fā)現(xiàn)，在長期施用豬糞的土壤中檢出25種ARGs，而在所施用的糞肥中檢出ARGs有32種。研究說明養(yǎng)殖動(dòng)物體內(nèi)的ARGs會(huì)隨著糞便還田進(jìn)入土壤，造成ARGs污染的進(jìn)一步擴(kuò)散。

隨著養(yǎng)殖污水排放至江河中，ARGs借此擴(kuò)散到水體，下滲進(jìn)入地下水。在養(yǎng)豬場納污河流中，出水點(diǎn)檢測出高水平多樣化的ARGs，說明養(yǎng)殖污水排放后，其中攜帶的ARGs進(jìn)入新環(huán)境會(huì)促進(jìn)其變遷[18]。動(dòng)物排泄物隨廢水進(jìn)入水體中造成抗生素的擴(kuò)散，并進(jìn)一步誘導(dǎo)ARGs發(fā)生變異(表1)。更為嚴(yán)重的是，ARGs可能隨著下滲的地下水，進(jìn)入人類的飲用水中。已有多個(gè)國家報(bào)道, 包括自來水、再生水、地表水等，在多種水體均能不同程度地檢測出耐藥菌和ARGs污染[41-42]。研究檢測發(fā)現(xiàn)，天津市自來水中存在存在抗四環(huán)素類、β內(nèi)酰胺類、磺胺類和氨基糖苷類四類抗生素的ARGs[43]?？梢夾RGs可能會(huì)通過自來水等途徑向人類傳播，引起的健康安全隱患不容忽視。

表1 四環(huán)素類抗生素及ARGs相關(guān)度分析結(jié)果[44]Table 1 Correlation analysis on Tetracycline antibiotics and ARGs

3.2 養(yǎng)殖場ARGs的傳播方式

微生物ARGs的傳播分為兩個(gè)途徑，垂直轉(zhuǎn)移和水平轉(zhuǎn)移。某些細(xì)菌的染色質(zhì)內(nèi)存在天然的ARGs，微生物在增殖過程中染色質(zhì)固有ARGs得到復(fù)制而世代傳遞，稱之為垂直轉(zhuǎn)移(vertical gene transfer, VGT)。通過調(diào)查山東肉雞場中分離的大腸桿菌耐藥譜及脈沖場凝膠電泳(Pulsed Field Gel Electrophoresis, PFGE)，對(duì)比PFGE與ST型均相同的菌株，發(fā)現(xiàn)菌株既有同年份同地區(qū)同養(yǎng)殖場的，也有不同年份的，說明大腸桿菌分離菌株存在垂直轉(zhuǎn)移和水平轉(zhuǎn)移[45]。

另一方面，在環(huán)境中抗生素的壓力下，微生物利用各類移動(dòng)元件(mobile genetic element，MGE)如整合子(integrons，In)、質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子(transposons，Tn)等的接合轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)化等方式來獲取環(huán)境中的ARGs[46]，稱為基因的水平轉(zhuǎn)移(horizontal gene transfer，HGT)。

VGT只能使ARGs通過母傳子的方式在同種屬微生物中世代傳遞，而HGT則能實(shí)現(xiàn)不同菌屬之間ARGs的擴(kuò)散與交流。HGT主要依靠各類移動(dòng)元件在微生物之間、環(huán)境與微生物間傳遞基因，而在人類活動(dòng)的影響下，促進(jìn)MGE的出現(xiàn)，加劇了HGT，導(dǎo)致ARGs擴(kuò)散交流并出現(xiàn)了多重耐藥菌株。

HGT依靠各類移動(dòng)元件如耐藥性質(zhì)粒、In、Tn、整合性MGE和基因島等，通過轉(zhuǎn)化，接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)的方式傳遞基因。

耐藥性質(zhì)粒又稱R質(zhì)粒，其組成單元之一的耐藥性決定因子賦予細(xì)菌特定抗生素的耐藥性[47]。R質(zhì)粒能夠攜帶In、Tn來收集捕獲環(huán)境中的ARGs[47]，累積ARGs并通過轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)座或移位等轉(zhuǎn)移方式使多種ARGs共同傳播[48]。臨床中常見的革蘭氏陰性菌對(duì)磺胺類藥物ARGs多是質(zhì)粒攜帶ARGs而導(dǎo)致的獲得性耐藥[18]。Tn是可從細(xì)菌基因組上一個(gè)位點(diǎn)插入到另一個(gè)位點(diǎn)上的遺傳因子，有些Tn會(huì)攜帶ARGs，在基因間躍遷的過程中實(shí)現(xiàn)ARGs的轉(zhuǎn)移[48]，其轉(zhuǎn)座過程是Tn的一個(gè)拷貝仍留在原位點(diǎn)，新的拷貝插入在“靶點(diǎn)”上，新型Tn-554家族轉(zhuǎn)座子Tn-6674攜帶了spc、erm(A)等多個(gè)ARGs[49]。利用轉(zhuǎn)座子遺傳標(biāo)記基因，在耐藥大腸埃希菌中tnp513檢出率為75%，試驗(yàn)證明ARGs被檢出在或者質(zhì)粒(fex-B、cml-A、cfr、flo-R)等移動(dòng)元件上[49]。

In通過編碼整合酶來捕獲細(xì)胞外的游離基因并整合到基因盒子(gene cassettes，GCs)中，攜帶GCs插入到其他可移動(dòng)元件在細(xì)菌間傳播ARGs，并可為游離基因提供啟動(dòng)子使其在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)[50]。轉(zhuǎn)移方式為轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合等。何良英等[18]試驗(yàn)結(jié)果表明，肉雞養(yǎng)殖場及其受納環(huán)境中ARGs的擴(kuò)散與In相關(guān)。

此外，如整合性結(jié)合元件(integrative and conjugative element，ICE)、基因島(genomic island， GEI)等新的基因水平轉(zhuǎn)移元件在ARGs的水平轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著重要作用。由于自然界生物細(xì)胞的裂解釋放，攜帶ARGs的裸露DNA分子在一定條件下可在環(huán)境中持續(xù)存在[51]，特定條件下環(huán)境中細(xì)菌之間發(fā)生基因水平轉(zhuǎn)移，細(xì)菌通過吸收游離的DNA分子獲得ARGs[51]。Heather等[12]研究表明攜帶了ARGs的MGE能轉(zhuǎn)移到人類的共生菌與致病菌中，對(duì)人類造成威脅。

4 ARGs擴(kuò)散和傳播影響因素

4.1 光照

在黑暗條件下有利于抗生素傳播，ARGs與宿主細(xì)胞很難發(fā)生光解，研究人員利用實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室模擬監(jiān)測了編碼四環(huán)素的ARGs(tetO、tetW、tetM、tetQ)以及宿主細(xì)菌在水中的歸趨，結(jié)果光照處理組ARGs的一級(jí)消減系數(shù)(kd)為-0.75至-0.84 d，黑暗處理組ARGs的一級(jí)kd為-0.49 d。Knapp等[52]2008年利用中宇宙的方法發(fā)現(xiàn)四環(huán)素ARGs(tetO、tetW、tetM、tetQ、tetB、tetL)在光照處理下kd為-0.72 d，黑暗處理下kd為-0.51 d，最終發(fā)現(xiàn)黑暗處理下ARGs的kd值顯著大于正常光照處理下的kd值。Kd值增大，ARGs含量減少，能傳播的ARGs因此也減少。

4.2 溫度

在高溫條件下不利于抗生素傳播， ARGs降解速度會(huì)加快。 Pei等[53]在研究牛奶廠廢水中ARGs對(duì)于生物處理的反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)，兩種四環(huán)素ARGs(tetW、tetO)兩種磺胺類ARGs(sul1、sul2)在20 ℃處理后的含量顯著小于4 ℃處理后的含量。ARGs含量減少就能降低ARGs傳播的可能性。潘尋等對(duì)高溫堆肥中不同溫度處理的四種抗生素( 磺胺二甲嘧啶、土霉素、金霉素、泰妙菌素)定量分析，研究發(fā)現(xiàn)高溫堆肥能有效去除抗生素[54]。四種抗生素中，最高溫度為43和68 ℃處理28 d堆肥結(jié)束時(shí)，磺胺二甲嘧啶去除率增加2%，土霉素去除率增加13%，金霉素去除率增加8%，泰妙菌素去除率增加14%。 抗生素濫用是導(dǎo)致ARGs產(chǎn)生的原因，一旦抗生素去除，畜牧場內(nèi)外環(huán)境微生物菌體和畜牧體內(nèi)微生物菌體產(chǎn)生ARGs的可能性減少。

4.3 氧氣

在厭氧條件下ARGs降解速度加快。Pei等[53]研究發(fā)現(xiàn)，四環(huán)素ARGs(tetW、tetO)與磺胺類ARGs(sul1、sul2)在厭氧處理后的含量顯著小于4 ℃處理后的含量。ARGs含量減少就能降低ARGs傳播的可能性。

4.4 重金屬

重金屬可以影響ARGs的傳播。重金屬與抗生素的組合作用一共有三種情況[55]。(1)低濃度的重金屬與抗生素為協(xié)同抗性，高濃度重金屬與抗生素為協(xié)調(diào)殺菌。如Cr6+和Zn2+與紅霉素的作用;(2)與1相反，高濃度的重金屬與抗生素為協(xié)同抗性，低濃度重金屬與抗生素為協(xié)調(diào)殺菌。如Cr6+和Zn2+與阿莫西林的作用;(3)只與共存重金屬種類有關(guān)。如Cu2+的共存導(dǎo)致菌體的四環(huán)素抗性減弱，類似情況還有Cu2+與阿莫西林，Cr6+與頭孢，敏感性從耐藥變成敏感，而Cu2+的共存導(dǎo)致菌體的紅霉素抗性明顯增強(qiáng)，敏感性從中介變成耐藥。李曉華[23]研究表明，糞便、土壤和污水中的ARGs和抗生素水平并不存在明顯的線性相關(guān)關(guān)系，這表明除抗生素誘導(dǎo)外，土壤中還存在其他因素影響ARGs的擴(kuò)散傳遞。已有研究表明，土壤中重金屬含量與抗生素可對(duì)ARGs產(chǎn)生共同選擇效應(yīng)[24]。Zhu等[56]發(fā)現(xiàn)，土壤中ARGs濃度與重金屬含量成正相關(guān)。故猜測抗生素濃度及重金屬含量等因素共同作用影響ARGs在土壤中傳播。另外，土壤的常規(guī)理化性質(zhì)也可能對(duì)ARGs起共同選擇作用，但詳細(xì)機(jī)理還有待研究。

4.5 環(huán)境介質(zhì)

不同的環(huán)境介質(zhì)也會(huì)影響抗生素的傳播，從而誘導(dǎo)不同的ARGs，也會(huì)直接影響ARGs的傳播。磺胺類和氟喹諾酮類是水介質(zhì)中最常殘留的抗生素，沉積物和土壤也常殘留著四環(huán)素、磺胺類和大環(huán)內(nèi)脂類抗生素等[57]。在空氣中，細(xì)菌氣溶膠化的程度會(huì)影響空氣介質(zhì)中ARGs的豐度[58]。Gao等[59]分別研究了蛋雞及肉雞養(yǎng)殖場空氣中的四環(huán)素類ARGs，對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩種養(yǎng)殖場中ARGs豐度都與PM的直徑成正相關(guān)。調(diào)查顯示，在養(yǎng)殖場周邊環(huán)境中，比起上風(fēng)向測定的PM相比，下風(fēng)向中PM包含的四環(huán)素類ARGs更為豐富，說明AGRs在養(yǎng)殖場周邊的擴(kuò)散受風(fēng)向影響。

5 展 望

養(yǎng)殖場ARGs的出現(xiàn)及廣泛傳播，使得各類微生物耐藥率不斷提高，耐藥譜擴(kuò)大，導(dǎo)致各類抗生素的作用明顯減弱。畜禽糞便與廢水是ARGs的重要蓄積庫，畜禽糞便與廢水中的ARGs不僅可進(jìn)行水平轉(zhuǎn)移，而且具有垂直傳播功能。對(duì)糞便廢水的充分處理或資源化利用，使耐藥菌和ARGs滅活，有效減少甚至避免養(yǎng)殖場ARGs的擴(kuò)散，也是今后研究的方向?？傊?，對(duì)于ARGs的種類、來源、傳播及影響因素的研究在國內(nèi)的研究仍待深入，其能有效幫助對(duì)ARGs的整治，促進(jìn)畜牧行業(yè)的健康發(fā)展，保障畜牧產(chǎn)品在生活中的安全使用。