何义亮 赵肖荣:水中的抗生素:无药可用的未来?

选择字号:   本文共阅读 8947 次 更新时间:2017-02-24 10:47:37

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何义亮   赵肖荣  

  

   学者简介:何义亮,上海交通大学环境科学与工程学院教授、博士生导师

   采访者:赵肖荣,爱思想网学术观察员,上海交通大学科学史与科学文化研究院博士研究生、上海科技报科学文化版编辑

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   编者按:由上海交通大学环境科学与工程学院教授、博士生导师何义亮主持承担的国家“水体污染控制与治理” 重大科技专项(简称“水专项”)“东江上游典型集水区水环境风险控制技术集成与综合示范”课题,以东江这一饮用水源型河流为研究对象,通过布点采样和检测分析,在水体以及沉积物中检测出了包括磺胺嘧啶、诺氟沙星、环丙沙星、头孢氨苄、强力霉素等十余种抗生素,并检出多种类型的抗性基因!

   这些抗生素是从哪儿来的?在水源水中检出的抗生素会进入到自来水中吗?我们天天在“吃药”吗?抗性基因又是什么?它和近年来频见报端并引起高度关注的“超级细菌”又是什么关系?

  

   来源:抗生素滥用

  

   问:近年来,有关水中检出抗生素的消息经媒体报道,逐步进入公众的视野,引发关注。自然水体中检出抗生素、抗性基因,远非某条河流的特殊现象,而是一个普遍现象。自然水体中的抗生素是从哪里来的呢?

  

   何义亮:自然水体中的抗生素,大致有几个排放源头:

   一是规模化养殖场

   二是医院

   三是抗生素生产厂

   四是居民生活污水

   其中规模化养殖场和医院是两个主要源头,这与抗生素的两大主要用途密切相关。抗生素目前在全球范围内主要用于人类治疗疾病以及规模化的畜牧养殖业。作为上个世纪科学史上最重大的发现之一,抗生素将人类的医学水平带入一个空前的时代。对抗生素的适度适量、合理规范使用,是为了造福人类。水体中的抗生素残留、抗性基因,主要来源于人类对抗生素的滥用。

  

   问:抗生素滥用早已不是一个新鲜的话题,它也是一个全球性的问题。由于欧美对抗生素滥用采取了一系列遏制措施,尤其是欧盟的“限抗令”实施后,取得了一定的成效。那么,在我国抗生素滥用的情况大致是怎样的?造成滥用的原因是什么?

  

   何义亮:抗生素滥用是一个非常复杂的问题,很难巨细无遗地罗列抗生素滥用的所有细节。一般我们将超时、超量、不对症使用或未严格规范使用抗生素的行为都视为滥用。

   我国既是抗生素的生产大国,也是抗生素的消费大国。有专家2015年调查推算,我国年产抗生素原料大约为21万吨,18万吨为自用,其中48%用于治疗人类疾病,52%用于畜牧养殖业。我国抗生素人均年使用量为138克,是美国的10倍。畜牧养殖业年消耗抗生素9.7 万吨,是美国的9至10倍,是欧盟的25倍。这些抗生素中的绝大部分最后都直接或间接排放到水环境中。

   讨论抗生素滥用的原因,还是要从抗生素的两大消费场所医院和畜牧养殖场入手。我国医院实行“以药养医”的盈利模式,医生对病人的风险回避意识,病人不愿意依靠自身抵抗力对抗一些“自限性”疾病等现实问题,都会造成抗生素滥用。畜牧养殖业使用抗生素是为了预防和治疗动物疾病、缩短动物生长周期。虽然我国法律法规要求,要推进畜禽养殖的标准化,科学、规范使用兽用抗生素,包括适时适量,禁止人用抗生素用于动物,严格执行屠宰前的“休药期”等等,但由于监管不力、执业兽医缺乏等,这些规定很难落实到位。

  

   问:抗生素在进入到自然水体中后,会进入到我们饮用的自来水中吗?

  

   何义亮:抗生素是饮用水中的新兴污染物,目前,饮用水中的新兴污染物主要是药品、个人护理品以及内分泌干扰物三大类。环境科学家对这类新兴污染物的关注,才十来年的时间。在世界范围内,相关的排放标准、法律法规约束尚付阙如。在我国,由于给水处理厂的传统工艺并不能完全去除这些痕量(残留浓度通常为十亿分之一甚至万亿分之一)的新型污染物,更先进的技术还未普及。水源中抗生素残留穿透自来水工艺,进入自来水的风险是存在的。

  

   风险:细菌的耐药性

  

   问:由于水中抗生素的残留浓度很低,通常用“纳克”(1纳克=0.000001毫克)这样的痕量来描述,对此,曾有人计算喝上数吨自来水摄入抗生素的量可能还抵不上吃一颗抗生素药片,并以此判断水中抗生素无害,是这样吗?我们应该如何看待水中抗生素对环境的潜在风险呢?

  

   何义亮:以喝多少水来计算摄入抗生素的量,可以说是一个很简单的数学题。以这样一个简单的数学对应关系来理解水中抗生素的风险,是受了“剂量致毒”这一传统观念的误导。环境中的新兴污染物,包括抗生素残留、抗性基因、拟激素类物质,潜在风险与致害机制是完全不同的。

   水体中抗生素残留、抗性基因的潜在风险大致可以归纳为以下两点:

   一是进入粮食、牲畜、水产、牛奶、蔬菜甚至饮用水中,通过食物链富集在人体内,提高人体内细菌的耐药性,并导致人体内菌群失调。有关研究表明,第一代喹诺酮氟哌酸,已经基本治疗不了细菌感染性腹泻。诺氟沙星、氧氟沙星等对于呼吸系统、泌尿系统感染的治疗效果也在逐渐下降。人体菌群失调导致一些现代疾病如儿童肥胖、糖尿病以及胃癌等高发,这是马丁·布莱泽在《消失的微生物:滥用抗生素引发的健康危机》一书中发出的警告。有关儿童体内被检出抗生素在媒体上屡见不鲜,复旦大学的一项研究表明,对上海、江苏和浙江的1000多名8到11岁的学校儿童人群尿样检测,近六成检出一种抗生素,四分之一检出超过两种抗生素,这与水中含抗生素有直接关系。

   二是抗性基因的传播机制尚不明确,但提高环境中细菌耐药性是无疑的。我们在东江的研究,不仅检测出多种抗生素残留,还检测出多种类型的抗性基因。我们试图揭示抗生素赋存与抗性基因检出是否存在直接的时空对应关系,结果并不明确。检出抗生素多的地方未必抗性基因多,相反,抗性基因数量多的地方未必抗生素浓度高,这说明抗性基因在环境中的演变是复杂的。但是抗生素——抗性基因——耐药性细菌,这个链条关系在环境中的传递是明确的。

  

   问:“抗生素——抗性基因——耐药性细菌”,能否具体谈谈这一链条在环境中的演变以及细菌耐药性的危害?

  

   何义亮:在人类发现和利用抗生素之前,微生物或一些植物在亿万年的进化过程中,一直通过制造天然抗生素,来干扰环境中竞争对手的细胞发育来获得生存优势,而竞争对手会演化针对特定抗生素的防御系统,生命之间这种攻击和防御的系列衍化,既是制造抗生素的原理,也是细菌耐药性的基础。

   自青霉素于1928年由英国人亚历山大·弗莱明发现后,抗生素拯救了数以亿计的生命。几乎与利用抗生素同时期,科学家就意识到抗生素导致的细菌耐药性问题。科学技术的适度开发和利用,需要在人的行为和自然的演化之间把握平衡。释放到环境中的抗生素残留需要时间来代谢和分解,抗生素大规模和无节制滥用对自然演化施加了额外的压力,提高了环境中的细菌耐药性,也人为压缩了抗生素药物的使用周期。一般来说,研发一款新型抗生素需要十年,而细菌耐药的演化时间却只需两年。

   对细菌耐药性问题的最大担忧是导致人体致病的“超级细菌”一旦爆发,而现有的抗生素却无法治愈。在世界范围内,携抗性基因的“超级细菌”在感染人体后,因无药可医而死亡的病例并不罕见。2010年10月26日,我国首次发现3例携带ndm—1基因的“超级细菌”感染患者。最近也有新闻报道,携带mcr-1基因的细菌,对有“最后防线”抗生素之称的粘菌素具有耐药性,可能正从中国的禽类养殖场传染给人类,引发担忧。抗生素被人类利用以来,我们就一直在和耐药细菌之间展开一场时间的竞赛。人类研发抗生素需要时间,如果我们的速度赶不上耐药细菌的演化,未来,我们将会无药可用,“医学重回黑暗时代”的警告,并非危言耸听。

  

   对策:科学使用抗生素

  

   问:解决水环境中的抗生素污染,有什么对策吗?作为普通公众,我们能做点什么呢?

  

   何义亮:解决水环境中的抗生素污染,需要从源头上解决抗生素滥用问题。在政府层面要加大跟踪、监督与管理。根据卫计委对全国192家三甲医院的最新监测结果表明,2010年至2015年,全国医院抗生素平均使用率有明显下降,说明政府的监管、医护人员科学使用抗生素的意识都发挥了明显的成效。规范畜牧养殖业对抗生素的使用,欧美国家一些富有成效的经验是值得借鉴的。1950年美国食品与药品管理局首次批准抗生素可作为饲料添加剂,其他国家相继跟进。后因细菌耐药性问题, 2006年所有欧盟国家都禁止将抗生素作为饲料添加剂,美国仍然保留这一做法。但美国人用抗生素、兽用抗生素分属不同部门管理,对人用抗生素、兽用抗生素以及人与动物共用的抗生素有严格的界定和管控。未来,全球范围内,抗生素作为饲料添加剂将会受到越来越多的限制,但是,作为防治动物疾病的抗生素仍有被滥用的风险。

   作为普通公众,我们也要培养科学使用抗生素的意识和习惯,不迷信不滥用抗生素,不随意丢弃不用或过期的药物。“见微知著,睹始知终”“勿以善小而不为,勿以恶小而为之”,这些古老的中国智慧,适用于我们每一个人与环境之间的关系。当下,全球变暖、雾霾频发、抗生素滥用……一系列环境问题,需要我们每一个人的努力!

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