铜、锌对细菌耐药性有促进性作用

圆园14年第5期铜、锌对细菌耐药性有促进性作用朱珏黄逸强译降低动物对抗生素耐药性问题遥不仅需要从减少抗生素的应用着手袁还要更进一步考虑猪饲料中锌与铜应用渊如种类及用量冤的合理问题遥抗生素在猪日粮中的应用已长达几十年了遥自19世纪50年代以来袁抗生素的促生长作用就已经被广泛熟知遥它不仅被用来治疗动物疾病袁而且还被用于提高动物生产性能遥抑菌剂渊主要是抗生素冤的全球应用量很大遥如袁1994年袁丹麦动物养殖生产中抗生素的用量高达200吨袁而其中超过一半以上袁是被添加到饲料中用于促进动物生长遥近几年袁随着药物耐药问题的出现袁使得抗生素使用一度成为敏感话题袁最终导致欧洲各国禁止在动物养殖生产中禁止使用抗生素遥除了抗生素袁一些其他饲料添加剂同样具有抗菌和提高动物生产性能的作用袁如在猪饲料中超剂量添加锌渊特别是氧化锌冤和铜渊特别是硫酸铜冤虽能够改善肠道健康袁但它们对细菌耐药性有协同增效作用遥目前基本状况众所周知袁锌元素是许多生物体需求的基本元素遥其具有提高猪生产性能的积极性作用早已被人们所熟知遥缺锌会导致动物采食量下降尧生长缓慢袁且严重影响动物皮肤完整性渊如角质化不全冤遥根据NRC猪营养饲养标准袁根据猪的生长阶段及体重袁锌需求量在50到100ppm之间遥由于饲料中锌含量偏低渊或者有效锌源含量不明确冤袁需要额外供应补充锌遥在欧洲袁单胃动物额外补充锌用量最高是150ppm袁但在一些国家袁断奶仔猪上使用药理剂量锌源渊如氧化锌冤高达3000ppm遥与锌元素一样袁铜也是许多生物机体所必需的微量元素遥铜是许多动物体内酶的组成成分袁并且也对动物生长有促进性作用遥缺铜袁动物机体会出现的症状包括院生长受阻尧贫血尧腿部畸形和发育不良等遥虽然袁猪对铜的需要量低渊每公斤饲料干物质含铜量为4~10ppm冤袁但饲料中还是会额外添加铜170ppm袁遥在欧洲袁仔猪饲料中铜的最大添加量为此外其他生产阶段猪铜的用量为袁高剂量添加铜源渊硫酸铜冤到饲料中25ppm遥袁能够在动物肠道中对有害病菌起到有效抑制和杀灭效果遥加上袁畜牧养殖中药物使用袁两者之间存存在协同性作用袁使得病菌更容易产生耐药性遥这种耐药性作用途径及方式主要有以下几种通透性荫膜蛋白转运低袁从而降低细胞膜渗透压及院荫曰器官改变荫产生酶抗生素结合位点修饰性作用袁使药物失活曰荫通过外排泵曰袁使得细胞靶袁将有毒元素外排出体外曰抗生素1995袁被用于动物促生长作用年袁在丹麦袁一种名为阿伏帕星的糖肽类遥当时袁有21%对阿伏帕星渊E.faecium冤有抗性作用的屎肠球菌从猪体内分离出来遥丹麦发现这些具有耐药性细菌后袁分别于1998年和1999年袁在肥育猪和仔猪中禁止使用非医疗性抗生素遥之后袁于2006年袁抗生素作为促生长剂被欧盟规定禁止使用遥因为铜和锌能够调理肠道微生物袁并且能降低断奶仔猪腹泻率功效袁所以它们能够取代部分抗生素遥过量锌和铜铜会对环境产生副作用袁并且也类似于抗生素袁能够使环境中的细菌产生耐铜尧耐锌作用遥为了研究抗生素与微量元素铜和锌的关系遥我们就细菌对金属元素和抗生素的抗性作用袁是否与金属元素和抗生素之间具有强相关性作用进行了研究遥交叉耐药性研究耐药性临界值可以用交叉耐药性来诠释遥这样就能解释单一基因型决定性因素导致了细菌对21.com.cn. All Rights Reserved.金属元素和抗生素的抗性作用遥例如袁细菌也许能够合成既能携带抗生素袁又能携带金属元素的转运蛋白遥在对锌产生耐锌细菌能够通过外排泵袁将细胞内多余锌含量外排袁降低细胞内锌含量袁从而保障细胞内外压之间的恒定遥同时袁这种外排泵对锌或其他分子也有特异性位点的接受作用遥因此袁这就是具有抗锌作用细菌为什么能够对一种或多种抗生素具有耐药性作用的原因所在遥联合耐药性研究耐药性临界值可以用联合耐药性来诠释遥一般而言袁通过转运因子渊如质粒冤能够使得不同耐药性基因发生在同一个遗传组分遥一些文献研究中有涉及到金属元素-抗生素相关的质粒表达遥例如袁金黄色葡萄球菌渊S.aureus冤的对锌与甲氧西林抗性作用研究尧屎肠杆菌渊E.faecium冤对铜与大环内酯和糖肽类抗性的相关性研究等袁都表明了金属元素与抗生素联合使用能使受体细菌对它们产生耐性遥锌在金黄色葡萄球菌渊S.aureus冤中袁对比对镉与锌具有抗性作用的基因片段--czrC遥从不同国家对猪菌株研究发现院易感锌菌株中发现存在czrC基因的仅有不到1%袁而95%czrC基因在对锌具有抗性作用菌株中被发现遥另外袁该研究发现对锌具有抗性作用菌株袁同时也对甲氧西林有很强的抗性作用遥对甲氧西林易感菌株袁它们也都对氯化锌易感90%和甲氧西林抗性作用具有相关性菌株也对氯化锌具有抗性作用曰而对甲氧西林具有耐受作用菌株袁超过遥袁这说明对锌另外一个试验表明院虽然丹麦猪体内并没有没有发现对甲氧西林易感菌株袁但74%对甲氧西林具有抗性菌株袁同样也对锌具有抗性作用遥一般来讲袁对这些具有抗性作用的菌株对锌的最低抑制浓度渊MIC冤是普通最低抑制浓度的4倍渊对甲氧西林具有抗性作用的黄金色葡萄球菌的8mM,MIC是仅2mM冤遥而对易感耐甲氧西林的黄金葡萄球菌的总之袁选择对锌具有抗性作用的细菌MIC袁意味着其对药物也会有抗性作用渊图1冤遥在欧洲尧加拿大和美国中西部地区出现过类似于对甲氧西林具有抗性作用的黄金葡萄球菌22圆园14年第5期图1渊MRSA冤袁398袁其主要作用基因片段名为克隆基因片段性作用促进生成的该基因片段是通过使用四环素和氧化锌协同遥这种菌株于近期在澳大利亚和新西兰被发现SA冤遥将该菌株渊黄金葡萄球菌实验组猪对甲氧西林具的抗性作用的黄金葡萄球定植在猪鼻骨上袁发现在使用氧化锌和四环素渊MR鄄菌渊MRSA冤数量更高袁且增殖速度非常快遥在三周后袁所有试验中含有阴性MRSA菌株的猪袁最终也因为感染阳性MRSA猪而呈现阳性反应遥铜在铜的应用上面也出现了类似现象遥铜可以使细菌对大环内酯类和糖肽类抗生素的抗性作用增强遥能获得对铜具有抗性作用的细菌一般是革兰氏阴性菌袁而革兰氏阳性菌很少对铜有抗性作用遥这跟tcrB基因渊可转让的铜电阻同源CopB冤有关遥在对丹麦屎肠球菌渊E.faecium冤菌株研究中发现院这种基因出现与饲粮中铜水平有直接相关性遥对铜有抗性作用菌株在猪菌株中很常见渊49个菌株中有45个被发现冤遥同样也在禽的菌株中非常常见29冤如此高的耐受性菌株也能够解释为身上发现这种耐受性菌株很少渊10/29冤袁而在牛渊5/32冤尧羊渊0/22冤遥以及人渊3/院在猪上面出现因养殖过程中使用了高铜而造成遥因此袁超过一半以上的猪菌株对大环内酯类具有耐药性作用袁并且几乎四分之一的菌株对糖肽类具有耐药性作用遥在这个研究中袁所有对糖肽类具有耐受性菌株对大环内酯类和铜都耐受袁并且对所有大环内酯类耐受性作用的菌株也对铜具有耐受性遥其中仅有4株铜耐受菌株渊组中低于10%冤对抗生素易感遥tcrB基因渊可转让的铜电阻同源CopB冤对铜有耐受性作用袁而erm(B)对大环内酯类有抗性作用遥这些都在猪菌株的同一质粒被发现遥对糖肽类具有抗性作用基因也能物理性嫁接到tcrB基因渊下转28页冤.com.cn. All Rights Reserved.健康养殖圆园14年第5期症相关基因的表达体的免疫功能产生影响遥棕-3PUFAs除直接影响基因表达外袁还可通过间接作用下调免疫系统活录因子棕-3PUFAs对基因表达的调控过程中核转遥(PPAR)性径或直接作用于这两个转录因子来调节基因转起关键的作用(NF-JB)和过氧化物酶体增殖物激活受体袁棕-3PUFAs可通过信号途2袁郭晓云研究结果表明袁棕-3多不饱和脂肪酸对疫球蛋白条免疫功能蛋白基因免疫球蛋白酌-2a重链的表达均起到下调作用E茁亚单位遥尧免录FAs袁近年来更多研究表明少量添加不饱和脂肪酸对免疫系统具有促进PUFAs调控炎症反应的机制袁NF-JB遥Novak参与了等发现棕-3袁棕-3PU鄄作用袁左然涛研究发现当饲料DHA/EPA由0.61NF-JB体外培养鼠巨噬细胞升高至3.04时袁大黄鱼幼鱼肝脏TLR22表达量显著升高至最大水平(P<0.05)袁之后随着DHA/EPA酸化相关活化遥PPAR袁与抑制不仅存在于肝和肾组织I-JB在丝氨酸袁能降低32LPS位点的磷诱导的袁而且还进一步升高而降低(P>0.05)袁肝脏MyD88表达量存在于炎性细胞袁能作用于许多细胞反应袁如细胞在DHA/EPA为1.54尧2.17尧3.04和3.88时分别较增殖尧炎症和凋亡遥EPA和DHA能增加肾小管上对照组提高约0.39倍尧0.41倍尧0.80倍和1.06倍遥皮细胞内PPAR表达袁降低炎症介质产生袁PPAR阻断剂使用后袁会抑制EPA和DHA的抗炎作用遥5.小结夏兆刚等选用60只40周龄的产蛋鸡袁研究日粮中添加PUFA比例对产蛋鸡脾脏组织IL-2影响免疫细胞活性的作用棕-3PUFAs及其代谢产物还具有另外一些袁包括促进单核细胞的水平尧单核细胞膜脂质脂肪酸组成以及IFN-y基凋亡袁降低嗜中性粒细胞和单核细胞的吞噬作用袁因表达的影响遥结果表明袁脾脏IL-2水平随着日抑制淋巴细胞激活和抑制相应免疫细胞表达免疫粮中n-3/n-6比值的下降显著增加袁脾脏单核细分子等遥随着营养学和分子生物学的发展进步袁利胞膜脂肪酸组成和比例能够反应日粮PUFA的组用营养-基因互作关系袁揭示其调控机体免疫机成和比例尧脾脏组织IFN-y的mRNA表达量袁说理袁通过向饲料中添加棕-3PUFAs调控动物生产明日粮中不同PUFA比例有可能通过改变细胞因性能袁可有效提高生产效益遥子基因表达以及免疫细胞膜脂质脂肪酸组成对机参考文献渊略冤渊上接22页冤上袁而对其具有抗性作用遥菌从而变得具有抗性遥这是因为微生物之间可能另外袁猪粪能够做肥料袁这些抗生素能够通过存在着基因物质的交换遥耐受基因一般存在于基粪便而转移到土壤中遥有研究表明土壤中细菌对抗因转运因子中袁如质粒尧转位子等袁这些能够促成生素的耐药性和对铜的抗性作用有相关性作用遥例抗性作用通过水平感染而得以快速传播遥细菌通如院在对铜耐受的细菌中出现对耐氨苄西林耐受性过结合的方式也许能够接受其他细胞的质粒或转细菌出现率要比对铜易感的细菌要显著性高遥因位子遥此外袁它们也能通过将外源基因转运方式嫁此袁耐铜细菌出现频率是铜易感细菌的两倍遥接到自己的基因组上遥特别是DNA也许能够通过这些具有抗性作用细菌能通过动物和环境之噬菌体将抗性基因从一个细菌转换到另外一个细间袁在动物中快速广泛的繁殖与分布遥当铜和锌选菌上遥之后袁细菌开始通过细胞分裂将抗药性基因择了这些具有抗性作用细菌袁那么抗生素对他们片段转运到它们的子细胞上遥因此袁高剂量应用铜的抑制及杀害作用会越来越小遥这样袁这些具有双和锌会创造出对金属元素和抗生素都具有抗性作重抗性作用细菌渊对抗生素和金属元素都有抗性用新一代细菌袁这种抗性作用增强的细菌不仅会作用冤在动物之间尧动物与环境之间的繁殖尧感染对动物健康造成威胁袁还会通过水平与垂直传播袁与传播水平感染与传播就这么发生了遥使土壤中产生大量具有抗性作用细菌袁从而使得抗性的传播环境安全与人类健康受到威胁遥因此应该要合理选择铜尧锌种类及适宜的应用剂量袁从而构建动此外袁易感细菌也许能通过接触这些抗性细物尧人类尧环境之间的和谐遥28.com.cn. All Rights Reserved.