歐盟和北美抗生素耐藥性監測調查現狀比較

羅訊 徐紫慧 張文勁 劉暢 李祖剛 郝海紅

(華中農業大學國家獸藥殘留基準實驗室，農業部獸藥殘留檢測重點實驗室，華中農業大學國家獸藥安全評價實驗室，農業部畜禽產品質量安全風險評估實驗室，武漢 430070)

近年來，抗生素耐藥性問題逐漸發展成為世界上最緊迫的公共衛生問題之一。由于耐藥菌的大量產生，曾經很容易治療的疾病治愈率下降，治療費用越來越高，對人類健康造成嚴重威脅。據科學數據統計，細菌耐藥性的蔓延已經損害了人類醫學研究的進程，如果不采取拯救措施，預計到2050年，每年因此死亡人數將高達上千萬[1]。

歐盟和北美作為世界上對抗生素耐藥性監測較為權威的兩個國家(地區)，常作為其他地區制定耐藥性監測方案的重要參考，但是針對這兩個國家(地區)的耐藥監測系統以及耐藥發生情況的對比研究仍然較少。因此，在本研究中，作者從抗生素耐藥性監測系統、耐藥判定標準、耐藥流行現狀、耐藥機制以及耐藥管理等多方面對歐盟(包括丹麥)和北美(美國和加拿大)的抗生素耐藥性進行比較分析，以期為我國抗菌藥物耐藥性監測提供相關數據。同時需要注意本文主要側重于公共衛生及食物和動物源抗生素耐藥性，但這并不能掩蓋或替代醫源性抗生素耐用性的監測。

1 歐盟和北美的抗生素耐藥監測系統

歐盟抗菌藥耐藥性監測網(European Antimicrobial Resistance Surveillance Network,EARSNet)是歐盟政府資助成立的歐洲最大的抗生素耐藥監測系統，目的在于為歐洲人類抗菌藥耐藥性臨床表現和流行病學研究提供數據，并分析歐洲抗生素耐藥性流行趨勢，為政府制定決策提供及時數據[2-3]。歐洲藥品管理局(European Medicines Agency，EMA)高度關注抗生素耐藥性問題，其下屬部門歐盟獸用抗菌藥監測(European surveillance of veterinary antimicrobial consumption,ESVAC)[4]，主要負責收集獸用抗菌藥耐藥性數據，該系統每年都會發布一份關于獸用抗菌藥全面信息的數據庫，以供用戶檢索。除此之外，歐盟其他成員國也相繼實施耐藥性監測，其中北歐國家在控制耐藥性方面尤為突出，例如丹麥抗菌藥耐藥性整合監測和研究系統(the Danish integrated antimicrobial resistance monitoring and research programme,DANMAP)，該系統成立較早，不可忽視其在歐洲抗生素耐藥性監測方面所做出的貢獻。

1996年，由美國疾病防控與預防中心(CDC)、美國食品和藥品管理局(FDA)、美國農業部(USDA)以及各州和地方衛生部門之間合作成立了國家抗菌藥耐藥性監測系統(National Antimicrobial Resistance Monitoring System,NARMS)，并于2003年在全國范圍內普及[5]。其重要任務是從人、肉類零售食品、食源性動物中分離腸道病原菌進行抗微生物藥敏實驗，耐藥流行病學分析等。針對耐藥性監測，NARMS各部門之間分工明確，相互協調(表1)。加拿大抗生素耐藥性監測綜合項目(Canadian integrated program for antimicrobial resistance surveillance,CIPARS)是國家成立的，用于收集、整合、分析和傳播抗菌藥物趨勢以及人類、動物和食源性動物中細菌的耐藥性的項目，它每年會發布年報并根據樣本的流行病學情況制定基礎政策，以控制抗生素的使用和延長抗菌藥的效力，并提出遏制耐藥菌傳播的措施[6]。

因為每個國家的資源、各自監測系統及其負責部門職能和結構均不相同，因此監測系統的組織也各有差異，詳細信息見表2。

2 歐盟和北美耐藥流行病學比較

歐盟和北美均將監測相關數據發布于網站上，便于數據的交流及研究，關于其藥物敏感性實驗、耐藥現狀、耐藥機制和耐藥監測結果分析等，都可以作為借鑒。

2.1 耐藥判定標準

對從人以及家禽、家畜中分離菌株進行定量分析時，歐盟引入野生型臨界值也叫流行病學臨界值(ECOFFs或者COWT)，是根據大量的MIC分布圖建立的耐藥判定臨界值，來區分微生物耐藥性。同時亦兼顧臨床臨界值(COCL)數據進行分析，臨床臨界值是臨床治愈率大于等于90%所對應的MIC值，它將MIC值與臨床治療效應相聯系，在一定程度上反映了療效與耐藥判定標準之間的關系。而對于自人體中分離菌株耐藥性的定性解釋性標準，則通常采用臨床臨界值將其定性為敏感菌株和不敏感菌株(包含中介和耐藥)。歐盟認為當方法以及解釋性標準相同時，不同來源的菌株可以直接進行對比分析。

表1 美國NARMS抗生素耐藥性監測分工[7-8]Tab.1 Interagency partnership within the NARMS in the United States

表2 各國家(地區)耐藥性監測系統對比Tab.2 Comparison of drug resistance surveillance systems in various countries (regions)

美國亦將野生型臨界值廣泛應用在耐藥性判定中。例如在過去的研究中，美國通常使用對萘啶酸的耐藥性來指示對氟喹諾酮類藥物的耐藥性，而在2013年，美國臨床和實驗室標準研究研究所CLSI修訂了環丙沙星對沙門菌的MIC，研究表明沙門菌對環丙沙星敏感性降低(degrade sensitivity of ciprofloxacin，DSC)(MIC≥0.12μg/mL)，目前這一MIC值(COWT)被用于界定沙門菌對氟喹諾酮耐藥性的新指標[9]，并且使用臨界值來判定耐藥性比用萘啶酸作為指示更具有臨床意義。在2015年年度報告中，美國臨床實驗室標準化研究協會(CLSI)將沙門菌對環丙沙星敏感性降低和/或哌啶酸耐藥作為判定氟喹諾酮類藥物耐藥的判定標準[10]。

2.2 耐藥現狀

2.2.1 歐盟耐藥性現狀

截止到2016年歐盟公布的最新資料中顯示，對于人類大腸埃希菌感染，氨芐青霉素(29.5%)、磺胺類藥物(34.6%)和四環素(29.2%)已經對其產生極高耐藥性，對第三代頭孢菌素仍然比較敏感(表3)。細菌對多種藥物耐藥性攀升導致了藥物對疾病治療失敗加劇，據報道，一株分離得到的鼠傷寒沙門菌對9種測試藥物中的8種均耐藥，僅對美羅培南敏感。從肉雞、養肥火雞和它們的肉類食品中分離的沙門菌以及大腸埃希菌，均對氨芐西林、喹諾酮、四環素以及磺胺類藥物展現極高耐藥性，而對第三代頭孢菌素的敏感程度仍然較高。除此之外，沙門菌和大腸埃希菌對黏菌素也保持低耐藥水平[16]。在人類，肉雞以及肉類食品中彎曲桿菌對環丙沙星和四環素的耐藥性極高，對紅霉素(97.9%)敏感。

2.2.2 美國耐藥性現狀

NARMS系統中截止2015年關于人類抗菌藥耐藥現狀調查結果見表4[17]。由表可以看出，多重耐藥現象十分嚴重。例如非傷寒沙門菌，對氨芐西林、氯霉素、鏈霉素、磺胺類藥物和四環素均已經耐藥。

美國疾病防控中心估計，沙門菌每年可造成120萬人患病。大部分患者可以很快得到治愈，但是對于感染都柏林沙門菌的患者，治療效果并不理想[18]。都柏林沙門菌是沙門菌的一種亞型，通常出現在牛體中，并在人類中傳播，引起一種罕見且難以治愈的疾病。美國的都柏林沙門菌病主要通過牛奶制品和牛肉產品得以傳播。在過去10年間，超過一半的都柏林沙門菌的病原菌對7種治療藥物耐藥，造成了極其嚴重的臨床結果[19]。2015年，在肯塔基州雞源性沙門菌中首次分離到了對環丙沙星耐藥的突變株，這也提示我們氟喹諾酮類藥物耐藥性的進一步擴大，在過去的幾年中，在免疫缺陷宿主或者正常防御宿主中，均有報道指出環丙沙星和其他氟喹諾酮類藥物對沙門菌病治療失敗。相比于沙門菌，分離自火雞的大腸埃希菌耐藥現象比較嚴重(85%的耐藥菌分離自火雞肉，90%分離自火雞盲腸)。

表3 2016年歐盟抗生素耐藥發生率統計Tab.3 Statistics on the incidence of antibiotic resistance in EU in 2016

2.2.3 加拿大耐藥性現狀

目前加拿大可查的最新調查結果是2017年出版的關于2015加拿大抗生素耐藥性監測系統報告[20]。報告中顯示獸用抗菌藥的使用數量是人用抗菌藥的1.7倍，而在獸用抗菌藥的使用中，用于預防的數量又遠遠大于治療疾病和促生長作用。而重要抗菌藥使用量的變化也時刻影響著耐藥性發生的情況。例如減少使用第三代頭孢菌素類藥物后發現細菌(包括沙門菌和大腸埃希菌)對頭孢曲松鈉的耐藥性也隨之降低。自2011年以來，加拿大地區細菌多重耐藥現象迅速攀升，多數沙門菌臨床分離株表現出對至少超過5種藥的耐藥性。而各地區也相繼出現了多重耐藥大腸埃希菌導致氟喹諾酮類藥物治療失敗的案例[21]。 加拿大地區公布的相關耐藥情況如表5所示。

2.2.4 丹麥耐藥性現狀

自1995年以來，DANMAP主要對從肉雞、豬肉、牛肉以及人類樣本病料中分離的鼠傷寒沙門菌、彎曲桿菌以及大腸埃希菌進行監測，直至2014年對沙門菌和彎曲桿菌的藥物敏感性實驗從未間斷過，以期協調歐盟的耐藥性監測任務[22]。因為丹麥隸屬于歐盟組織，因此其耐藥結果也被EMA參考總結，DANMAP2016年公布的耐藥情況如下表6所示。

表4 2015年NARMS系統中人用抗生素耐藥發生率統計Tab.4 Statistics on the incidence of human antibiotic resistance in NARMS in 2015

2.2.5 中國耐藥性現狀

以往的調查研究發現，我國每年抗生素的使用量大約為16萬噸，其中獸用抗生素高達52%[24]。種種數據表明，抗生素用量的逐年急劇增長，也將成為我國控制抗生素耐藥性問題的一大挑戰。目前我國抗生素耐藥性仍然呈現產生較快，耐藥強度增加，耐藥譜越來越廣等特點，為了解細菌的耐藥現狀，指導臨床用藥，以及為耐藥決策的制定提供參考數據，我國亦開展了耐藥監測計劃[25]。國家衛生部于2005年正式成立全國細菌耐藥監測網(CARSS)，開展抗菌藥物敏感實驗的判斷標準采用2015年CLSI相關標準，監測結果如下表7所示，結果顯示大腸埃希菌對第三代頭孢菌素、碳青霉烯類藥物以及喹諾酮類藥物的耐藥率相對于2015年分別下降了2.4%、0.4%和0.6%；肺炎鏈球菌對青霉素和紅霉素耐藥的全國檢出率較上一年分別下降0.3%和上升2.9%；糞腸球菌和屎腸球菌對萬古霉素的耐藥率分別較2015年下降0.2%和0.9%；而在全國范圍內耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)的全國檢出率已達到34.4%，較2015年下降1.4%[26]。在動物源細菌耐藥監測方面，日前農業部印發了《2018年動物源細菌耐藥性監測計劃》，計劃規定監測細菌主要包括包括大腸埃希菌、腸球菌(分為屎腸球菌和糞腸球菌)、沙門菌、金黃色葡萄球菌、彎曲桿菌(分為空腸彎曲桿菌和結腸彎曲桿菌)等。沙門菌和金黃色葡萄球菌可根據各地分離情況進行監測。

表5 2015年CIPARS抗生素耐藥發生率統計Tab.5 Statistics on the incidence of antibiotic resistance in CIPARS in 2015

表6 2016年DANMAP抗生素耐藥發生率統計Tab.6 Statistics on the incidence of antibiotic resistance in DANMAP in 2016

2.3 耐藥機制分析

2014年[18,27]，美國首次公布了對于人沙門菌全基因組測序結果，于大多數藥物來說，其耐藥性是由特定的耐藥基因介導的，例如氨芐西林耐藥性由blaTEM-1b介導，tetA/B和floR分別介導四環素和氯霉素耐藥。傳統的頭孢類抗生素耐藥機制主要由blaCMY-2介導，而近期的研究亦發現了幾種攜帶blaSHV-12、blaSHV-30、blaCTX-M-1、blaCTX-M-55和blaCTX-M-65耐藥基因的新超廣譜β-內酰胺酶。沙門菌對環丙沙星敏感性降低，則主要是由氟喹諾酮類藥物耐藥區域(QRDR)突變介導的。大多數環丙沙星耐藥菌株都有QRDR突變和質粒介導的耐藥基因(PMQR)突變引起。

表7 2016年CARSS系統中人用抗生素耐藥發生率統計Tab.7 Statistics on the incidence of human antibiotic resistance in CARSS in 2016

在動物源性沙門菌和大腸埃希菌以及人源沙門菌中，因超廣譜β-內酰胺酶ESBLs/AmpC β-內酰胺酶產生的耐藥菌株比例較低，概率在0～2.7%之間。由產ESBLs/AmpC引起的大腸埃希菌耐藥菌株首次在家禽及其肉類食物中評估，結果顯示在歐盟各成員國之間具有顯著不同。

沙門菌的多重耐藥作用模式通常可以描述為(ACSSuT)：氯霉素、鏈霉素、磺胺類藥物和四環素多重耐藥[28]。2015年，65%的豬沙門菌都對ASSuT耐藥[29-30]。另外研究表明，從盲腸中分離得到的腸球菌的多重耐藥幾率大于從零售肉中分離菌株。多重耐藥菌株的比例在歐盟之中高達26.5%，而在美國肯塔基州多重耐藥菌株高達76.3%并且超過半數的分離菌株至少對5種類型抗生素耐藥。2016年，從歐盟的兩個成員國(塞普洛斯和羅馬尼亞)，檢測出了14株含碳青霉烯酶的雞源大腸埃希菌，在沙門菌血清型中發現極高程度的多重耐藥菌。

進一步的細菌分型有助于耐藥機制特征研究分析。歐盟將耐甲氧西林金黃色葡萄球菌分為3種表型-社區獲得性(community-associated,CA)、衛生保健獲得性(health care associated,HA)和家畜獲得性(livestock-associated,LA)。例如報道最為廣泛的spa基因型歸類于LA-MRSA，其中CC38和ST9是歐盟中最普遍存在的類型。目前，西班牙[31]從兔肉中分離出一株單一的spa型t1190耐甲氧西林金黃色葡萄球菌，而以往報道中t1190通常與CC96聯合出現，耐甲氧西林金黃色葡萄球菌ST96/CC96仍然沒有廣泛的報道[32]。利奈唑胺曾是歐盟治療高耐藥MRSA感染的有效抗生素，但是在比利時生豬生產部門分離出兩株耐利奈唑胺細菌，盡管在動物體內檢測到LA-MRSA中可轉移的耐藥基因cfr并沒有廣泛流行，但是仍然有可能對公共衛生造成嚴重影響。

2.4 對抗耐藥性的戰略措施

據歐盟的調查結果表明，由多重耐藥菌感染而造成每年超過2.5萬人死亡，因此造成死亡醫療保健和社會生產力損失高達15億歐元。而另一方面，僅在美國，每年就有200多萬細菌感染病例，而這些細菌至少對一線抗生素已經產生了耐藥，美國醫療和保健機構為解決耐藥問題所需支出超過200億美元[33]。針對這些現象，歐盟頒布了新的耐藥行動計劃，提出共同健康(One health)口號，主張人與動物健康密切關聯，疾病可以從動物傳播到人類，反之亦然。同時警惕人們注意周圍環境的變化也會成為微生物耐藥性風險增加的新源頭。該計劃[34-35]的主要目標建立在3個方面：(1)使歐盟成為耐藥性監測的最佳實踐區；(2)積極進行耐藥性信息數據收集、研究、發展和創新；(3)開展全球議程，使全球耐藥信息共享。針對耐藥性現象，美國[36]亦提出了4個戰略目標：(1)制定更具有代表性的食品動物生產和消費策略，更適用于數據趨勢分析；(2)優化數據采集、分析和報告；(3)加強項目合作研究；(4)與國際機構合作，特別是那些致力于減緩耐藥細菌傳播的國際機構。世界衛生組織(WHO)也一直在關注微生物耐藥性問題[37]，并于2015年啟動了“抗微生物藥物耐藥性全球行動計劃”，該計劃分為5項戰略目標：(1)提高對抗微生物藥物耐藥性的認識與理解；(2)加強監測和研究；(3)降低感染發生率；(4)優化抗微生物藥物的使用；(5)確保在應對抗生物藥物耐藥性方面進行可持續投資。

3 展望

針對抗生素耐藥問題，世界衛生組織也設立了全球抗生素耐藥監測系統(GLASS)[38]，該系統2014年發布了首份全球抗生素耐藥報告。報告顯示世界遭受嚴重的公共衛生威脅，全球將面臨進入“后抗生素時代”的挑戰[1]，針對當下微生物對多種臨床抗生素的耐藥性逐漸增強的現狀，甚至抗幾乎所有臨床相關抗生素的“超級細菌”已出現，應當立即開展抗生素耐藥防控相關活動，以減緩或規避“無藥可救”的情形的到來。目前，歐盟地區和北美地區在應對抗生素耐藥性問題方面，都實施了符合本國(本地區)抗生素耐藥特點的監控措施。在監測系統，監測細菌種類與范圍，耐藥判定標準以及數據報道等方面具有差異但同時又相互參考，為國際間的數據交流提供條件。

我國抗生素耐藥監測工作進展滯后于北美及歐洲多數發達國家，目前仍然存在監測系統不完善，標準不能統一，監測覆蓋面狹窄，數據單薄，信息更新不及時等一系列問題[25]，因此我們可以借鑒歐盟與北美一些優秀經驗，與國際研究接軌，完善我國耐藥監測系統，擴大監測范圍，積極進行耐藥流行病學動態數據分析。加強藥物使用規范，健全藥物管理制度。研發治療疾病新制劑，例如新型抗菌疫苗的研制，新型抗菌肽等活性物質[39]。同時可考慮利用細菌基因組學，比較耐藥基因的變化，以獲得新的靶標用于特定微生物的抗菌藥物的研發[40]。綜合運用多種方法和途徑，使我國抗生素耐藥性監測得到完善與發展。