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水产养殖中抗菌药物使用的全球趋势

丹尼尔·沙尔 埃利·克莱恩(Eili Y. Klein)博士 拉玛南(Ramanan Laxminarayan)博士 马里乌斯·吉尔伯特(Marius Gilbert)博士 托马斯·范·博克尔博士

研究结果突显了快速增长的水产养殖业迫切需要改善抗菌素的提供

抗微生物药
这项研究的结果强调,全球水产养殖业迫切需要加强抗菌素管理。 Darryl Jory摄影。

抗菌素在人类和食品生产动物中的使用日益增加,正在推动抗菌素耐药性,这是该时代定义的全球健康挑战之一。对动物生产具有重要意义的抗微生物抗药性病原体的发病率增加也增加了治疗失败率,破坏了可持续的动物饲料生产和动物福利。

在全球范围内,通过向日趋密集的动物生产系统过渡,可以满足对动物营养日益增长的需求。这个过渡期的特点通常是在采用生物安全,卫生和农场管理标准之前,先强调产量。在这种情况下,使用非治疗性抗菌剂可以促进生长并取代良好的畜牧业规范。目前估计食用食物的陆生动物中的抗菌素使用量大大超过了人类的使用量,预计到2030年将有相当大的增长,特别是在经济快速增长的国家,例如巴西,俄罗斯,印度,中国和南非(BRICS)。

在水产养殖中,生产的集约化和水生动物病原体的发生率不断增加,在许多养殖水生物种中同样推动了抗菌素的使用和抗菌素耐药性。与在陆生动物生产中使用抗菌药物相比,在水产养殖中使用抗菌药物为通过水输送药物提供了可能更广泛的环境暴露途径,这对生态系统健康具有重要影响。水生环境中的抗菌素残留物会改变环境微生物组,从而改变生态系统的调节,供应和支持能力。

此外,利用抗菌素的水产养殖环境可以作为抗菌素抗性基因的库,为人类和动物暴露于抗菌素抗性细菌提供途径。但是,全球水产养殖中使用抗菌素的水平和方式在很大程度上尚无记录,这限制了在高增长行业中促进强有力的抗菌素管理的具体干预措施和政策的实施。

本文改编自 publicación原始 -(Schar,D.等人,《水产养殖中抗菌药物使用的全球趋势》,科学代表第10期,218782020。)-提出了对水产养殖中抗菌药物消费的全球趋势的分析,以估算当前抗菌药物的使用。通过结合点流行率调查和水产养殖产量的系统回顾,结合特定物种的抗菌素使用系数,确定到2030年的项目使用。然后将这些趋势与以前发表的有关人类和生产食物的陆生动物使用抗菌素的数据进行比较。所得的估算值为将来的研究可以建立和完善以指导抗菌管理政策的迭代改进提供了初步的基础。

配置工作室

我们估算了2017年和2030年水产养殖中抗菌素使用的全球趋势,以帮助指导未来的监测工作和抗菌素管理政策。通过将特定物种的抗菌药物使用系数应用于当前和预期的特定物种的水产养殖产量,可计算出到2030年的基准抗菌药物消费量和预计增长量。

在2000年至2019年之间,针对水产养殖中抗菌药物使用的点流行率调查进行了系统的同行评议和灰色文献综述,其中使用了三类主要搜索词:“抗菌素”(抗菌素;抗生素;兽药);和“用途”(用途;用途;消费;数量;数量);和“水产养殖”(水产养殖;水生;鱼类;贝类;海洋;淡水)。

我们确定了代表12个国家的25项研究,这些研究构成了146种生物量调整后的使用率,并从中获得了每千克水生动物生物量以毫克为单位的物种特异性平均抗菌素使用系数。类似地获得了按药物类别的抗菌使用系数,以分析按类别使用的趋势。

通过对点患病率调查的系统回顾,确定了六种物种的抗菌剂使用强度(mg / kg),确定了146种特定于物种的抗菌剂使用率。通过将按物种组划分的平均抗菌素使用系数与OCD / FAO农业展望和FAO FishStat的产量相结合,对每个国家的抗菌素使用进行了预测。

有关本研究中使用的信息源和方法的详细信息,请参见原始出版物。

结果与讨论

按照目前的速度,预计2017年至2030年全球水产养殖中的抗菌素消费量将增长33%。由于缺乏关于水产养殖中使用抗菌素的点流行率调查,这些估计值具有相当大的不确定性和相对较大的不确定性范围。亚洲,特别是中国的水产养殖业的扩张强烈影响着全球水产养殖中抗菌药物使用的趋势(图1)。自1991年以来,仅中国就以重量计,养殖鱼的年产量就高于所有其他国家的总和。

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图1:到2030年,消费量最大的五个国家中按种类划分的水产养殖中抗菌药物的使用量(吨)预计。中国的面板y轴断裂为8,000,然后恢复为20,000吨。误差线表示每年总使用量的95%不确定性间隔。

在国家一级,对水产养殖中使用抗菌素的估计很少。尽管这限制了我们对国家水平使用量估计值的比较,但我们对水产养殖业抗菌药物使用量的估计值在2013年中国国内消费量估计值的范围内,约为美国2002年估计值下限的40%。

预计到2030年,2017年至2030年抗菌药物消费相对增长最大的五个国家仅占全球抗菌药物消费的11.5%,这表明除印度尼西亚以外,抗菌药物使用增长最快的国家到2030年仍是全球预计消费的少数贡献者。

到2030年,预计人类,陆生和水生食品生产动物部门的全球抗菌素使用量将达到236,757吨(不确定性区间为95%,IU 145,525至421,426)。到2030年,所有部门的使用比例保持相对恒定,到2030年,人类使用(48,608吨),陆生动物用于粮食生产(174,549吨)和动物用于生产水生食物(13,600吨)的比例为20.5。分别占全球消费的73.7和5.7%。

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图2:2013年至2030年全球抗菌药物消费量。虚线代表鱼类的95%不确定区间。

关于药物种类和种类,在这项研究中观察到的最常用的抗菌剂种类(喹诺酮,四环素,安非尼和磺胺类)与先前在水产养殖产量最高的15个国家中使用的抗菌剂的评论一致。出口导向型生产国主要遵循欧盟和美国设定的监管结构和最大残留限量(MRL)。

例如,在这项研究中确定的四个抗菌药物消费量最高的国家(中国,印度,印度尼西亚和越南)已经采用了欧盟最大残留限量,以满足出口要求。特别是,在许多国家/地区执行法规仍然是一个挑战,为国内和出口市场服务的并行生产系统可以鼓励不同的使用习惯。

在我们对点流行率调查的系统回顾中确定的所有抗菌剂类别,都被世界卫生组织(WHO)分类为对人类医学重要的。分配给最高级的两个分类的类别(对人类医学非常重要和至关重要的抗微生物剂)总计占所有使用量的96%。由于这些类别的药物几乎没有替代品,因此这一发现尤其令人关注。此外,这增加了在水产养殖中使用抗菌素驱动水生环境中抗药性趋势的可能性,从而影响了抗药性基因跨细菌物种的转移。这些转移本质上是生态的,因此难以记录。

引入疫苗接种和改善畜牧业和管理计划后,一些国家已将抗菌药物的使用率大幅降低,这是重要的抗菌药物提供模式。在无需药物干预的情况下,加强水产养殖产量的未来策略可以利用噬菌体,益生元和益生菌治疗以及CRISPR-Cas基因组编辑技术的进步。必须确定在当前占水产养殖产量绝大部分的中低收入国家环境中可以实施并在经济上自给自足的解决方案。

我们的研究有一些限制。在缺乏有关抗菌药物使用的完整和标准化数据的情况下,我们的研究是基于相对有限的抗菌药物使用现状调查的集合。尽管在中国国家知识基础设施(CNKI)数据库中进行了中文搜索,但在我们的研究中对中国抗菌药物使用的调查仍未得到足够的体现,这在全球最大的水产养殖生产国中构成了关于抗菌药物使用的重大知识缺口。对于某些较频繁养殖的鱼类,例如包括鲤鱼的淡水鲤科鱼类,这一限制尤其严重。

我们对抗菌素消费的预测存在很大的不确定性,这可能反映了生成预测的有限调查可用性以及全球水产养殖生产系统,实践和物种的多样性。养殖水生动物的物种多样性大大超过了陆生粮食生产动物的物种。 2016年,全世界有558种不同种类的水生动物被商业化养殖。

尽管2016年27个物种组的一小部分占全球水产养殖产量的90%,但相比之下,只有三个物种组(鸡,猪和牛)贡献了同等水平的陆生动物产量。混养生产系统加剧了这种养殖水生物种的多样性,呈现出很大的可变性,并没有证明抗菌药物的使用。目前,即使对于那些具有更高生产重要性的物种,使用抗菌剂的文献也很少。

尽管存在这些和其他局限性,我们的估算还是为框架讨论奠定了一个起点,该讨论概述了改善抗菌药物使用数据收集的短期优先事项。

透视

我们的研究强调了水产养殖业对抗菌药物使用进行标准化监测的迫切需求。实施抗菌素管理倡议的国家的经验援引建立抗菌素使用监督结构作为识别风险和确定干预措施的基础。

强大的监测数据(1)有助于识别部门和生产环境,在这些部门和生产环境中,不适当的使用或缺乏获取将因再平衡而受益; (2)允许建立可衡量和有时限的消费目标,并监测实现这些目标的进度; (3)当与耐药性数据结合时,它会生成有关消耗模式与抗菌素耐药性趋势之间关联的更多信息。

抗菌药物消费监测的分层方法允许使用现有的销售渠道数据来驱动改进的管理策略,同时开发框架以更细粒度的方式迭代生成农场级别的消费数据。但是,基于水产养殖中标签外使用抗菌药物的可能更高的比率,特别是在发展中国家的情况下,销售数据目前可能表示消费不足。标记为用于初级水产养殖物种的治疗用途的适应症将改善水产养殖用途的归属和特征。

我们的研究使用当前证据对水产养殖中抗菌药物使用的全球趋势进行了初步评估。到2030年,与水产养殖有关的抗生素消费量仍占全球总消费量的一小部分。但是,相对于其他行业,高的行业增长率,不断变化的食品偏好以及向集约化生产的转变而没有相应的管理变更,可能会导致水产养殖中抗生素的使用增加。在具有新生的抗菌药物使用监测,管制和执行功能的地区,使用量的增加尤其重要。

我们的研究结果要求通过加强抗菌管理的特定政策和法规结构的应用,紧急加强对抗菌药物消费的监测,并更好地了解在水生动物,环境与人类之间的界面处传播抗菌素耐药性的风险。以及作为全球共享资源的抗菌功效。


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