综述:加拿大环境中抗菌素耐药性发生情况的范围综述

【字体: 时间:2025年09月23日 来源:Canadian Journal of Microbiology 1.6

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  本综述采用范围审查与系统思维方法,首次系统描绘了加拿大环境中抗菌素耐药性(AMR)通过水体、土壤和生物气溶胶的传播路径与来源。研究揭示了废水处理厂和畜禽养殖场是AMR基因(ARGs)研究热点,同时指出零售业等关键环节存在数据空白。通过构建包含多重交互路径的系统图谱,为跨学科合作(如"一体化健康"OH框架)提供战略视角,呼吁建立标准化监测体系以应对AMR的复杂传播网络。

  

Abstract

抗菌素耐药性(AMR)已成为影响人类、动物和环境健康的全球性挑战。环境作为抗生素耐药菌(ARB)和抗生素耐药基因(ARGs)的储存库与传播途径,其作用日益受到关注。本研究通过范围综述和系统思维方法,系统分析了加拿大水体、土壤和生物气溶胶中AMR的分布特征与传播路径。研究构建的系统图谱揭示了AMR在环境介质中的复杂交互网络,其中废水处理厂和商业畜禽养殖设施是当前主要研究热点,而零售业等环节仍存在显著数据缺口。总计纳入103项水体研究、67项土壤研究和12项空气研究,指出需通过跨学科合作完善AMR环境传播机制的理解。

Introduction

抗生素在人类医疗、畜禽养殖和农作物保护中的广泛使用加剧了AMR的演化。全球73%的抗生素用于动物生产,加拿大2022年销售的抗生素中80%用于生产动物。不当使用抗生素导致AMR成为全球公共卫生威胁,预计205年因耐药菌感染致死人数将突破1000万/年。AMR机制包括细菌固有耐药性、基因突变或通过质粒、整合子等可移动遗传元件获取外源DNA(如接合转移)。

自然与人工环境(如河流、土壤、废水处理厂)通过多种途径成为ARB/ARGs的储存库:农业系统、医疗机构、制药工业、水产养殖及全球贸易等均可介导AMR传播。例如ARB可通过海洋电流从渔场扩散至沿岸社区,或借助气溶胶从撒哈拉沙漠传播至西班牙。AMR的多源性和传播复杂性需采用"一体化健康"(One Health, OH)框架,通过系统思维方法解析其动态行为。系统图谱可可视化AMR传播要素间的关联,此前研究已通过参与式系统映射识别出 aquaculture系统中的人类暴露热点(职业、环境、消费)及抗生素使用驱动因素(经济、操作与管理因素)。

Materials and methods

Systems mapping

通过快速文献回顾识别AMR传播的关键位置(社区、农业、医院等)与环境介质(水、土壤、空气),据此构建初始系统图谱(图1)。该图谱通过Miro软件数字化,指导后续范围综述的检索策略、筛选标准与数据提取框架。

Scoping review

遵循PRISMA-ScR指南,在PubMed、ProQuest、Scopus和Web of Science数据库检索与加拿大环境AMR相关的关键词。纳入标准包括:英文或法文文献、原始研究、观测性或现场实验、加拿大境内开展的环境AMR研究。两名评审独立完成标题/摘要与全文筛选,分歧通过共识解决。

Data extraction

根据系统图谱要素设计数据提取表(表1),包括研究设计、年份、省份、AMR检测方法(表型/基因型)、环境介质、风险因素等。未进行证据质量评估,数据通过Excel整理。

Results

初始系统图谱包含15个要素和80个互联路径(图1),修订后新增肉类加工厂、研究农场、构建湿地等要素(图5)。共识别160项研究(去除重复后2962篇筛选,242篇全文评估,最终纳入160篇)。水体研究(103篇)主要集中在安大略省(41篇),土壤研究(67篇)以农业环境为主(46篇),空气研究(12篇)集中于魁北克省(4篇)。

研究多采用分离培养技术(109篇),最常检测大肠杆菌(34篇);表型检测以肉汤微稀释法(42篇)和纸片扩散法(41篇)为主,基因型检测以PCR(22篇)和全基因组测序(20篇)为主。57项研究使用培养非依赖方法(如qPCR、宏基因组学)。绝大多数为观测性研究(152篇),仅10篇提及环境风险因素(表4)。

修订系统图谱按环境场景分类:自然区域、农业环境、处理设施和社区(图4)。运输工具、工业园等要素尚无研究数据支持。图谱中空气传播路径显著少于水体路径,反映研究空白。

Discussion

加拿大AMR研究呈现"孤岛化"特征,多聚焦单一环境介质(水、土或气)而非跨域传播动态。空气传播研究严重不足,尽管气溶胶可携带ARB/ARGs在养殖场与社区间传播(如猪场至森林的ARGs远距离扩散)。地理分布上,安大略省研究集中,北部地区数据匮乏;全球对比显示中国、美国在河流与土壤AMR研究领先。

方法学异质性(如培养与测序技术差异)阻碍数据整合:分离株表型耐药(10株中5株耐四环素)与样本基因检测(10样本中5个含tetA基因)本质不同。需建立标准化监测协议(如重点监测人类健康关键抗生素耐药性)并促进跨国界数据共享。

系统图谱揭示的未研究环节(如运输载体、零售环境)需优先探索。植物与动物源性食品作为传播媒介的作用也应纳入OH框架。纵向研究与多环境同步采样是解析AMR传播方向性的关键。

Conclusion

加拿大AMR研究以水体和土壤为主,空气传播研究薄弱;地理上集中于安大略省,领域上以畜禽养殖和废水处理厂为核心。数据异质性与传播动力学研究缺乏制约了风险建模。未来需通过下一代测序(NGS)技术加强环境ARGs监测,并依托系统图谱识别优先研究环节。AMR作为OH议题,需政府、农业、医疗、社区等多部门协同治理,通过领导力与数据共享应对这一复杂挑战。

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