无抗生素养猪场农业生态系统中可存活肠杆菌科与肠球菌的评估及其耐药性传播机制研究

　　本综述深入探讨了无抗生素养猪场农业生态系统中肠杆菌科（Enterobacteriaceae）和肠球菌（Enterococcus spp.）的存活情况及耐药性（AMR）传播动态。研究通过检测饲料、粪便、粪肥、土壤、水体及沉积物等多种基质，揭示了即使无抗生素使用，耐药菌（如对头孢噻肟（CTX）、环丙沙星（CIP）和万古霉素（VAN）耐药）仍广泛存在，强调了环境与农业实践间复杂的相互作用及其对公共卫生的潜在威胁。

　　

引言

抗菌素耐药性（AMR）是全球公共卫生的重大威胁，农业实践中抗生素及其他生物杀菌剂的使用对人类、动物和植物健康均产生深远影响。本研究旨在评估加拿大魁北克省一家无抗生素养猪场的农业生态系统中，作为耐药标志菌的肠杆菌科和肠球菌在不同基质中的水平，包括饲料、粪便、粪肥、农田土壤、溪流水体及沉积物以及邻近森林土壤。通过分析这些样本，研究试图揭示AMR在农场与环境间的传播机制及热点区域。

材料与方法

样本采集于2022年秋季、2023年春季和秋季以及2024年春季，覆盖了猪的整个生产周期，包括母猪、断奶前仔猪、育肥初期和末期猪只的饲料和粪便。环境样本则包括粪肥、农田土壤、森林土壤、水体及沉积物。所有样本均进行了总肠杆菌科、头孢噻肟（CTX）耐药和环丙沙星（CIP）耐药肠杆菌科，以及总肠球菌和万古霉素（VAN）耐药肠球菌的计数。细菌培养使用MacConkey II琼脂（MAC）和mEnterococcus琼脂（mECUS），并添加相应抗生素（CTX 2 μg/mL、CIP 0.5 μg/mL、VAN 16 μg/mL）进行选择性培养。统计采用R软件，使用Kruskal-Wallis和Wilcoxon检验进行差异分析。

结果

饲料分析显示，仔猪饲料中的肠杆菌科和肠球菌含量显著低于其他生长阶段饲料，而育肥阶段饲料中CTX耐药肠杆菌科比例较高（44%和28%）。粪便样本中，肠杆菌科和肠球菌的丰度随猪只年龄增长而下降，其中CTX耐药肠杆菌科在母猪和后备母猪粪便中比例高达68-69%，CIP耐药株在育肥初期出现峰值。万古霉素耐药肠球菌在母猪粪便中检出，但在后备母猪和育肥末期猪只中未检出或低于检测限。

环境样本中，肠杆菌科在森林土壤中含量最低，粪肥中最高，且CTX耐药菌在所有环境样本中均有检出，比例在粪肥中达83%，农田土壤中53%，森林土壤中45%，水体中64%，沉积物中49%。CIP耐药检出率较低，且未在森林土壤中检出。肠球菌在粪肥中含量比其他环境样本高约4个对数单位，且VAN耐药仅见于粪肥。季节变化显著，秋季环境样本中的细菌含量普遍高于春季。

粪肥施用对农田土壤的影响因季节而异。春季2024年施用粪肥后，土壤中CTX耐药肠杆菌科显著增加，而春季2023年则见下降。总肠球菌在2022年秋季和2023年春季粪肥施用后显著增加，但VAN耐药肠球菌未在土壤中检出。

水体及沉积物分析显示，总肠杆菌科和CTX耐药株在秋季含量较高，且不同采样点间无显著差异。CIP耐药在水体中检出率低，而在沉积物中仅于2022年秋季微量检出。肠球菌在水体中秋季含量较高，沉积物中仅秋季检出，且VAN耐药均未检出。

讨论

研究显示，无抗生素养猪场仍存在高比例的耐药菌，尤其是CTX耐药肠杆菌科 across the agro-ecosystem。饲料污染、猪只年龄和肠道微生物组成熟度是影响耐药菌动态的关键因素。仔猪饲料因加工和存储方式污染较低，而育肥饲料易受粪便污染。肠杆菌科和肠球菌在仔猪粪便中含量最高，随年龄增长而下降，与肠道微生物组稳定和竞争加剧一致。

粪肥施用显著引入肠球菌至农田，但VAN耐药株未扩散，提示其环境适应性有限。天气条件（如降雨和温度）影响细菌存活和迁移，导致季节间差异。CTX耐药的高比例（甚至在上游环境样本中）表明耐药源不仅来自农场，可能与环境固有耐药基因或野生动物传播有关。CIP和VAN耐药则更多与动物肠道相关，环境传播风险较低。

结论

本研究阐明了无抗生素养猪场农业生态系统中耐药菌的广泛存在和传播动态，强调了环境因素、农业实践和微生物生态的交互作用。结果提示，需进一步通过基因组学分析确定耐药基因及其遗传背景，以制定针对性措施减少AMR传播风险。