科技日报记者 张晔 通讯员 王一凡
随着气温攀升，养殖场进入蚊蝇繁殖高峰。为防控蝇蛆，许多养殖场频繁使用环丙氨嗪等兽药。这类药物因不属于抗生素，长期以来被视为安全、绿色的环境处理剂。
然而，扬州大学兽医学院教授李瑞超、王志强团队的一项最新研究首次发现，环丙氨嗪可通过促进接合元件的水平转移，显著加速细菌耐药基因的传播。该研究颠覆了学界对耐药传播路径的传统认知，为养殖业科学用药和生物安全防控提供了关键依据。相关成果近日发表于国际期刊《自然·通讯》。
环丙氨嗪是关键因子
抗生素的诞生曾让许多细菌感染从“不治之症”变为“药到病除”，但随着抗生素在医学领域和养殖业中的大量使用，细菌逐渐进化出“防御”能力。当细菌同时对多种抗生素产生抵抗力时，便演变成了“超级细菌”。这类细菌一旦引发感染，临床治疗将极为困难，甚至无药可用，已成为全球公共卫生面临的重大挑战。
如果说抗生素是驱动耐药菌产生的直接原因，那么耐药基因在不同细菌间的传播，则是让危险迅速蔓延的关键。
过去，科学界普遍认为，抗生素是这一过程的主要推手。但研究团队前期调研发现，即便在禁止使用抗生素类兽药作为促生长剂后，养殖环境中的耐药性问题依然存在。“这意味着，除了抗生素，可能还有其他外源因素在悄悄推动耐药传播。”李瑞超说。
研究发现，一种名为环丙氨嗪的兽药在动物粪便、有机肥及施用过粪肥的土壤中被频繁检出，其残留甚至比某些常用抗生素更为常见。通过对多种常见非抗生素兽药的系统筛选，团队发现环丙氨嗪促进耐药基因传播的效应最为突出，因此将其作为重点研究对象。
环丙氨嗪究竟通过何种途径促进了耐药基因的传播？团队设置了多层级模拟实验——从实验室纯培养体系到体内接合转移模型，再到模拟真实养殖场景的“粪便—土壤—水”环境系统，全面还原了该药物在环境中的实际作用。
在细菌的微观世界里，存在一种特殊的“基因搬运工”——整合性接合元件。它们平时潜伏于细菌染色体中，一旦被激活，便能通过“切除—环化—转移”的方式，携带耐药基因迅速传播至其他细菌，甚至跨越种间或属间屏障。
“当环丙氨嗪进入细菌体内后，会诱导细菌产生应激反应，促使携带耐药基因的接合元件从染色体上‘脱离’，并增强相关基因表达。”论文第一作者、扬州大学博士王翠月解释，“此外，环丙氨嗪还能通过提高细菌能量供应和扰动膜稳态，为接合元件的接合转移提供更有利的生理条件，进一步加速传播效率。”
更值得警惕的是，环丙氨嗪不仅让耐药传播更频繁，还让传播范围更广泛。研究发现，其使用让耐药菌的种类显著增多，意味着耐药基因的扩散范围更广，潜在危害更大。
需加强全链条防控
在当下的养殖生产中，人们对环丙氨嗪这类非抗生素兽药的使用存在认知“盲区”。因环丙氨嗪低毒、高效且对哺乳动物相对安全，常被视为“绿色”环境处理药剂，被长期低剂量用于垫料或粪污处理，而且其用药剂量、频次和环境残留缺乏系统管控。
团队建议，要科学评估环丙氨嗪等非抗生素兽药的风险与效益，明确其使用条件与剂量边界；应在保障动物福利和环境卫生的前提下优化用药策略，并探索替代性生物防控手段。
不过，在王志强看来，优化环丙氨嗪等非抗生素兽药的使用只是第一步。耐药菌可在“养殖—环境—食品”链条间传播，任何环节失控都可能成为耐药传播的“放大器”，因此耐药防控需转向全链条治理。
这一思路在团队近期的一项研究中得到印证。团队在猪场首次分离出一种同时携带2种高风险耐药基因的细菌。扬州大学科创项目骨干、本科生曹士琦介绍，这种细菌并不属于常规被监测的细菌，同样可作为耐药基因的“新型储存库”，进一步凸显了从环境环节入手系统筛查风险因子的必要性。
目前，团队正着手开展更广泛的环境化学物质筛查，计划绘制覆盖常用兽药、消毒剂、重金属及新兴污染物的耐药促进因子风险图谱，从源头帮助养殖业识别并规避潜在风险。
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