Calf Note #193 – 重新审视废弃牛奶中的抗生素

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引言

废弃乳——即产犊后立即采集的牛奶以及近期接受过抗生素治疗的奶牛所产的牛奶(在停药期内,此时牛奶中可能含有过量的抗生素)——通常被用作幼犊的饲料来源。 

根据美国农业部2014年全国动物健康监测系统(NAHMS)乳业研究,超过半数的奶牛场和近70%的未育母牛犊在断奶前,其营养摄入中至少有一部分来自全脂牛奶(无论是废弃牛奶还是全脂牛奶)。美国农业部并未区分可销售牛奶与不可销售牛奶,但我们可以推测,其中大部分牛奶很可能是不可销售(废弃)的牛奶。

由于废弃牛奶中至少含有一定量的抗生素,抗生素耐药性的问题因此备受关注。也就是说,如果我们喂食含有浓度不一(且通常较低)抗生素的废弃牛奶,这种做法是否会增加犊牛产生抗生素耐药性细菌的风险?

我们通常认为,诱导动物产生抗生素耐药性需要达到一定的抗生素浓度。如果牛奶样本中某种抗生素的浓度过低,牛奶中的细菌将不受影响,也不会对该抗生素产生耐药性。另一方面,如果抗生素浓度高于最小抑菌浓度(MIC),则会抑制细菌生长,而这些细菌(我们假设位于肠道内)可能会产生耐药性。  然而,Gullberg等人(2011)的研究报告指出,即使药物浓度仅为敏感菌种MIC的几百分之一,也可能增加细菌的耐药性,即便其存在浓度极低。因此,废弃牛奶中检测到的抗生素浓度似乎可能影响原本健康的犊牛体内细菌的抗生素耐药性。 

最后,已有研究表明,抗生素耐药基因可能在肠道以外的身体部位的细菌中转移。如果这种耐药性出现在感染风险极高的肺部,特别是当通气状况不佳时,这可能具有重大意义。

研究

巴塞罗那大学的研究人员(Maynou 等,2017)在研究中选取了来自八家奶牛场的犊牛。其中四家农场的犊牛喂食废弃牛奶(WM),其余四家农场的犊牛则喂食代乳粉(MR)。WM或MR的总喂食量因各农场常规管理方式而异,尽管大多数农场采用每日两次喂食、每次2升的方案。  各农场的小牛饲养方式也略有不同,但大多数小牛在断奶前都会先单独饲养一段时间,之后再转入群养。通常使用的抗生素(以及本研究中检测的抗生素)包括阿莫西林、头孢噻呋、恩诺沙星、红霉素、多粘菌素、多西环素、氟苯尼考、伊米匹星和链霉素。 

每家农场均采集约20头犊牛的粪便和鼻拭子样本。采样时犊牛年龄约为42天。为避免混淆研究结果,任何在42日龄前因腹泻或呼吸道感染接受过抗生素治疗的犊牛均被排除在研究之外。对拭子样本进行了抗生素耐药菌检测。

结果

研究期间未监测各农场所用废奶中抗生素的种类及浓度;因此,无法明确确定废奶中每种抗生素所需的直接浓度。

农场用于治疗或预防疾病的抗生素作为一组变量纳入了统计模型。然而,该因素对每头犊牛中耐药大肠杆菌的比例没有任何影响。  

喂食 WM 增加了对恩诺沙星、氟苯尼考和链霉素耐药的分离株比例(表 1)。此外,喂食 WM 还提高了粪便大肠杆菌分离株中多重耐药的比例。大多数研究农场使用恩诺沙星治疗犊牛的腹泻和呼吸道疾病,并使用链霉素治疗患乳腺炎的奶牛。  另一方面,仅有一家农场使用氟苯尼考,且耐药菌株的统计学增加并不在预期之中。作者提出假设:“使用某种特定抗菌药物可能会在细菌群体中选择出对其他抗菌药物产生耐药性的菌株。”耐药基因从一种细菌物种向另一种细菌物种的传播已有文献记载。

大多数农场使用某种β-内酰胺类抗生素,包括用阿莫西林和头孢噻呋治疗奶牛乳腺炎,以及用头孢噻呋( )治疗犊牛肺炎和腹泻。因此,作者预期采集的粪便样本中抗药性水平较高。然而,粪便大肠杆菌中并未出现高水平抗药性,且喂食WM(注:原文未明确)未产生影响。至少对于这一类抗生素而言,其他抗药性效应因子似乎更为重要。

相反,尽管没有任何农场使用多西环素,且仅有一家农场使用红霉素,但粪便大肠杆菌分离株对多西环素和红霉素的耐药率却相当高。  研究者再次推测,耐药基因可能通过动物间接触或摄入受污染的饲料及水源,在细菌间发生传播。理论上,来自其他养殖场的动物或含有耐药细菌的饲料,可能导致本研究中耐药性增加。 

除了评估肠道中抗生素耐药细菌的流行情况外,作者还采集了呼吸道样本,并评估了两组中耐药巴斯德氏菌(Pasteurella multocida的流行情况。然而,所采集的鼻腔样本中仅约36.5%含有巴斯德氏菌。因此,抗菌药物耐药性的评估更为困难。总体而言,喂食WM对巴斯德氏菌抗生素耐药性的影响微乎其微。  仅当喂食WM时,鼻分泌物中的多杀性巴斯德氏菌对多粘菌素的耐药性有所增加。值得注意的是,仅有一家农场曾使用多粘菌素治疗患病犊牛(呼吸道和消化道问题)。  文献中曾报道过不同类型的细菌突变和耐药基因的水平(细菌间)传播,并推测这是本研究中多杀性普氏菌耐药程度的原因。

总结

喂食废奶是乳业中的一种常见做法,似乎会增加犊牛粪便细菌(本研究中以大肠杆菌为测定指标)的抗生素耐药性,并在较小程度上增加呼吸道细菌(以多杀性普氏菌为测定指标)的耐药性。  此外,这两种细菌对研究中的奶牛场很少使用或从未使用过的抗生素具有很高的耐药性,这表明来自环境或其他动物中其他细菌的基因耐药性的水平传播可能是导致幼牛产生抗生素耐药性的原因之一。

参考文献

Gullberg, E., S. Cao, O. G. Berg, C. Ilbäck, L. Sandegren, D. Hughes, and D. I. Andersson. 2011. 极低浓度抗生素条件下耐药细菌的筛选。PLoS Pathog. 7:e1002158. Maynou, G., A. Bach, and M. Terré. 2017. 向荷斯坦犊牛喂食废弃牛奶会影响从粪便和鼻拭子中分离出的大肠杆菌多杀性巴斯德菌的抗菌药物耐药性。J. Dairy Sci. 100:2682–2694.

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