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动物的抗生素耐药菌问题,威胁人类健康 | 热心肠日报

热心肠小伙伴们 热心肠研究院 2022-01-15

今天是第1259期日报。

特稿:菌群产学研该怎样结合?APC是全球榜样!| 肠道产业

集产学研于一体的APC,其研究领域主要有哪些?在学术和产业领域分别取得了什么样的成就?

2019-10-19

Science:动物养殖中不容乐观的抗生素耐药问题

Science[IF:41.037]

① 纳入901项调查研究,分析中低收入国家动物养殖中常见致病菌(大肠杆菌、弯曲菌、非伤寒沙门氏菌和金黄葡萄球菌)的抗生素耐药性情况;② 中国和印度是耐药性的最大热点地区,巴西和肯尼亚是新热点地区;③ 2000年到2018年,鸡、猪和牛中,致病菌耐药性高于50%的比例增长分别为0.15-0.41、0.13-0.34和0.12-0.23;④ 动物生产中最常用的四环素、磺胺类和青霉素的耐药率最高;⑤ 动物中的抗生素耐药性增强,将威胁动物甚至人类健康。

Global trends in antimicrobial resistance in animals in low- and middle-income countries
09-20, doi: 10.1126/science.aaw1944

【主编评语】随着全球肉食消费增长,动物养殖业的抗生素使用也在不断攀升。目前全球约73%的抗生素是用于动物养殖,但由此导致的致病菌抗生素耐药情况尚不清楚。Science近期发表一项系统性研究,绘制了过去近20年间发展中国家的动物养殖抗生素耐药性热点地图,我国属于“重灾区”。此外,在鸡和猪中,耐药菌几乎增加了两倍。如果不采取措施,动物养殖中可用的有效抗生素将越来越少,最终也将威胁人类健康。(@mildbreeze)

Nature子刊:哺乳期饮食对新生奶牛粪便耐药组的影响

Nature Communications[IF:11.878]

① 牛初乳中微生物能在新生奶牛肠道定植,随年龄增加和饮食变化,菌群更多样化;② 新生奶牛肠道含329种抗生素耐药基因(ARGs),推测对17类抗生素产生耐药性;③ ARGs的丰度随哺乳量减少逐渐降低,与抗杀菌剂、金属抗性基因共同存在;④ 奶牛出生2天后可检测到ARGs,肠杆菌科微生物携带最多ARGs,初乳微生物或是ARGs的来源;⑤ 哺乳期奶牛饮食转变影响肠道菌群结构,如肠杆菌科微生物减少,拟杆菌科微生物增多,或进而引起耐药组变化。

The fecal resistome of dairy cattle is associated with diet during nursing
09-27, doi: 10.1038/s41467-019-12111-x

【主编评语】抗生素耐药性是全球性的公共卫生问题。牲畜体内的抗生素耐药基因通常对临床上重要的抗生素具有抗性,通过粪便排出体外后,会对环境产生更多污染。Nature Communications近期发表的研究表明,奶牛生命早期的肠道抗生素耐药基因可能来自牛初乳的微生物,并受到饮食变化的影响,据此,或可通过饮食干预改变菌群结构,降低抗生素耐药基因。(@nana)

人类感染多重耐药弯曲菌,可能与宠物狗的抗生素滥用有关

MMWR. Morbidity and mortality weekly report[IF:11.483]

① 2016年1月5日到2018年2月4日,美国18个州发生了118例空肠弯曲菌感染,包括29名宠物店员工,涉及6个宠物公司;② 这次暴发中的致病菌菌株,对目前所有常用的治疗弯曲菌感染的抗生素都有耐药性;③ 对有关宠物店的149只小狗的调查显示,95%的小狗都接受过抗生素治疗;④ 宠物小狗中的不恰当抗生素使用,可能是导致这次多重耐药弯曲菌感染暴发的原因;⑤ 商业狗产业需重视对动物抗生素的管理实践。

Multidrug-Resistant Campylobacter jejuni Outbreak Linked to Puppy Exposure - United States, 2016-2018
2018-09-21, doi: 10.15585/mmwr.mm6737a3

【主编评语】小狗是导致人发生弯曲菌感染的可能来源,但通常只是零星案例,极少有暴发性感染。然而2016年至2018年期间,美国发生了多重耐药空肠弯曲菌感染暴发,美国疾控中心调查发现,这次的暴发可能是宠物店小狗的抗生素滥用引起的,为宠物行业敲响警钟。(@mildbreeze)

中科大:我国淡水鲤鱼肠道菌群及其抗生素耐药性分析

Environmental Pollution[IF:5.714]

① 零售市场中的中国四大淡水鲤鱼肠道菌群中,含有丰富的抗生素耐药和银/汞抗性基因,其中sulI、sulII和tetQ与银/汞抗性基因强相关;② 不同零售市场的鱼肠道菌群组成有差别,酸杆菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、蓝细菌、厚壁菌门和变形菌门,或构成四大中国淡水鲤鱼肠道内的核心菌群;③ 鱼肠道中潜在的耐药或致病菌,对人类健康有潜在威胁;④ 应制定水产养殖中抗生素的管理策略,以避免耐药和条件致病菌经食物链或直接接触,从鱼传播给人。

Antibiotic resistance and microbiota in the gut of Chinese four major freshwater carp from retail markets
09-30, doi: 10.1016/j.envpol.2019.113327

【主编评语】淡水鱼养殖中也存在抗生素滥用现象,由此引起的鱼肠道内耐药菌增多,可能对人体健康造成威胁。中国科学技术大学盛国平团队,分析了来自合肥4个零售市场的32条淡水鲤鱼(草鱼、鲢鱼、鳙鱼和鲫鱼)的肠道菌群组成、抗生素耐药基因和重金属(银、汞)抗性基因,再次表明应尽快改善水产养殖中的抗生素使用情况。(@mildbreeze)

不同抗生素对肠道抗性组的不同影响

BMC Biology[IF:6.723]

① 招募2组血液病患者,分别接受环丙沙星和复方新诺明的预防性抗生素治疗;② 抗生素减少两组人群的肠道菌群多样性且影响程度相当,而对肠道抗性组的影响不同;③ 服用复方新诺明使队列中磺胺类抗生素耐药基因(ARG)的相对丰度增加148.1%,而服用环丙沙星对磺胺类ARG的影响较小;④ 服用复方新诺明(而非环丙沙星)可导致携带ARG的质粒显著增加;⑤ 基础的菌群、抗性组、质粒、肝/肾功能、病毒抑制药物的使用,均可影响抗生素对抗性组的改变。

Distinct impact of antibiotics on the gut microbiome and resistome: a longitudinal multicenter cohort study
09-18, doi: 10.1186/s12915-019-0692-y

【主编评语】BMC Biology上发表的一项多中心纵向队列研究结果,对比了2组使用不同抗生素的血液病患者,发现不同抗生素对肠道菌群的多样性影响相似,但对抗性组的影响有显著差异,而抗生素对抗性组的影响还受到治疗前患者的菌群、抗性组、质粒、用药情况等因素的影响。(@szx)

抗生素治疗增加结肠袋炎患者肠道菌群的抗生素耐药性

Gastroenterology[IF:19.233]

① 纳入33名接受了4周抗生素治疗的结肠袋炎患者,中位随访425天,收集抗生素治疗期间及之后的粪便样本;② 79%的患者对抗生素治疗产生应答,89%的应答患者3个月内复发;③ 抗生素治疗在降低疾病相关细菌(如产气荚膜梭菌)的同时,也减少了有益菌(如柔嫩梭菌群);④ 应答患者菌群中,出现了多个环丙沙星耐药性突变,携带多重耐药基因位点的菌株富集;⑤ 停止抗生素治疗后,患者的菌群组成发生快速变化,口腔相关细菌及疾病相关细菌大量增加。

Predominantly Antibiotic-resistant Intestinal Microbiome Persists in Patients With Pouchitis Who Respond to Antibiotic Therapy
10-09, doi: 10.1053/j.gastro.2019.10.001

【主编评语】结肠袋炎患者通常接受抗生素治疗,部分患者可能出现复发、抗生素依赖或需要更长或更多疗程的抗生素治疗。来自Gastroenterology上发表的一项最新前瞻性队列研究结果,发现多数结肠袋炎患者可对4周的抗生素治疗产生应答,但大多数会在短期内复发,而这可能是抗生素治疗导致的耐药细菌富集引起的。因此,短期交替使用抗生素、基于菌群及营养的干预手段等应被考虑用于治疗结肠袋炎。(@szx)

Science子刊:从人肠道共生菌中挖掘新抗菌分子

Science advances[IF:12.804]

① 从单一定植活泼瘤胃球菌E1(一种人肠道共生菌)的大鼠盲肠内容物中,纯化出具有抗菌活性的瘤胃球菌素C1(RumC1);② RumC1经细菌内切割和细菌外的宿主胰蛋白酶切割后,变为活性形式,含有4个硫醚键,形成双发卡折叠结构;③ 这种结构使RumC1对多种革兰氏阳性菌有抗菌活性,包括致病性梭菌和多重耐药菌株,可能通过抑制核酸合成发挥杀菌作用;④ 细胞试验表明RumC1对人体细胞无毒;⑤ RumC1具备药物开发潜力,活泼瘤胃球菌E1或是潜在益生菌。

Ruminococcin C, a promising antibiotic produced by a human gut symbiont
09-25, doi: 10.1126/sciadv.aaw9969

【主编评语】抗生素耐药菌越来越多,人类急需找到对抗这些细菌感染的新武器。肠道菌群对很多致病菌都有定植抵抗作用,很可能含有大量尚未发掘的天然抗菌分子。Science Advances近期发表一项研究就报道了这样一种来自人肠道共生菌的抗菌肽——瘤胃球菌素C1(RumC1)。RumC1属于核糖体合成和翻译后修饰肽的sactipeptide亚型,能有效抵抗多种革兰氏阳性的致病菌和耐药菌,而对人体细胞无毒性。RumC1及其产生菌活泼瘤胃球菌E1,或许能成为对抗艰难梭菌等棘手致病菌的新武器。(@mildbreeze)

Nature子刊:哪些抗菌肽不易被细菌耐受?

Nature Communications[IF:11.878]

① 系统性研究大肠杆菌对14种抗微生物肽(AMP)和12种抗生素的耐受性演化,发现某些AMP(如鲎抗菌肽II和天蚕素P1)不太容易被细菌耐受;② 细菌内源性基因突变(点突变和基因扩增)对这些AMP提供的耐受水平很低;③ 抗生素耐药菌对这些AMP也没有交叉抗性;④ 未发现土壤细菌中存在对这些AMP耐受的基因,因此细菌不太可能通过基因水平转移获得对其的耐受性;⑤ 这些不易被耐受的AMP具有共同的理化特性:较少的极性和带正电的氨基酸,亲水性较高。

Integrated evolutionary analysis reveals antimicrobial peptides with limited resistance
10-04, doi: 10.1038/s41467-019-12364-6

【主编评语】抗微生物肽(AMP)是结构多样化的短肽,具有广谱抗菌活性,通过多种机制,帮助宿主抵抗病原体感染,是抗菌药的潜在来源。然而,道高一尺魔高一丈,有研究表明,细菌可通过多种机制对AMP产生耐受。Nature Communications近期发表的一项研究,以大肠杆菌为例,系统性分析了细菌对多种类型的AMP产生耐受性的潜力,表明细菌对鲎抗菌肽II和天蚕素P1等AMP产生耐受的可能性比较低,因此这些AMP或是未来开发抗菌药的好选择。(@mildbreeze)

感谢本期日报的创作者:王文东,章台柳,mildbreeze,szx,陈国忠

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