中国禽类生产中的抗菌药物使用量比国际平均水平高出5倍。即使在低水平下使用抗生素，也会改变和扩展家畜的肠道耐药基因组，形成对抗菌素的耐药性(antimicrobial resistance, AMR)。同时，外部因素如饮食、温度和压力等可能导致新的细菌种群定居或不同物种之间的抗药性转移。温度、湿度、细菌物种丰度以及抗生素耐药基因的存在都可以影响细菌感染的发生。对于中国和低收入和中等收入国家而言，环境条件与抗菌药物抗性之间的关联尤为重要。这些国家在工业化规模的农业生产中，要维持稳定的环境条件可能具有一定的挑战，因为环境条件的变化可能增加抗菌药物抗性的风险。

  图1. 潜在可移动ARG的分析

  本研究选择了中国三大省份(山东、河南和辽宁)的十个商业禽类养殖场，每个养殖场都供应给四个地区性的屠宰场之一。每个养殖场都有多个存栏，每个存栏容纳12,000到32,800只禽鸟，每个繁育周期的总产能为110,730到380,000只禽鸟。肉鸡的繁育基于自繁自养的模式，禽鸟在养殖场繁育后以同龄批次转移到饲养舍内。在选定的十个养殖场中，有四个(辽宁的三个，山东的一个)使用网式养殖系统，而其他六个使用笼式养殖系统。

  对十个大规模商业家禽养殖场收集了生物样品进行生物信息学分析。微生物群落和抗生素抗性基因在养殖场和屠宰场之间，以及不同养殖场之间存在差异。在所有十个农场中，在同一农场的禽鸟和环境来源中共发现了145个不同的MGE-ARG组合，其中一些出现在多个农场。其中46个包含临床相关的抗生素抗性基因。值得注意的是，在鸡粪便、羽毛和环境谷仓地面样品中发现了blaNDM-5基因。该基因通常存在于IncX3质粒上，在人类、动物、食品和环境中广泛传播，尽管我们并未在短读宏基因组测序(MGS)数据中证实质粒的存在。另一个重要的临床相关基因qnrS1在鸡粪便、羽毛、环境谷仓地面和废水样品中发现。这种质粒介导的喹诺酮类耐药基因已知存在于鸡肉供应链中，并能够转移到不同的细菌中。

  此外，研究者在170份鸡粪便样品中培养了大肠杆菌分离株，并对26种抗生素的抗菌素耐药性进行了表征。对每种抗生素耐药的菌株的比例在1%到98%之间变化。所有分离株至少对一种抗生素具有耐药性，其中169株对至少三种抗生素具有耐药性。前10种抗生素模型中的233个耐药基因分别属于β-内酰胺类药物(24%的基因)、氨基糖苷类药物(18%)和大环内酯类、林可胺类和链霉素类B(MLSB;18%)，其他抗生素类药物的比例不到10%。调查了肠道中作为大肠杆菌耐药性预测因子且与温度和湿度相关的耐药基因特征是否与可移动遗传元件紧密相连。在靠近可移动遗传元件附近位置找到了10个耐药基因。对连续序列进行了进化分析(使用分子钟模型预测系统发生树每个分支上分子进化速率)，提示单个农场内分离株的分支较近(大多数分支的最近公共祖先(MCRA)不超过2年)，以及不同农场之间最近公共祖先则更早(大于20年)，表明这种潜在的可移动ARGs在中国各地的家畜中广泛传播的可能性。

  综上所述，对中国三个省份10个大型养鸡场和4个联网屠宰场的监测。利用基于机器学习的数据挖掘方法，研究分析了来自鸟类、尸体和环境中的461个微生物群，确定了在所有农场的鸡和环境中共享的145个潜在的可移动抗生素抗性基因(ARGs)。从鸡肠道微生物群中提取的233个ARGs和186种微生物与同一肠道的大肠杆菌的AMR谱相关，包括弓动杆菌、弓动杆菌和鞘氨醇杆菌，以及38个临床相关的ARGs。谷仓中的温度和湿度也与ARG的存在相关。研究揭示了环境、微生物群落和抗菌素耐药性之间复杂的相关性网络，为改善牲畜生产中的抗菌素耐药性监测提供了多种途径。

  参考文献：Machine learning and metagenomics reveal shared antimicrobial resistance profiles across multiple chicken farms and abattoirs in China. Doi: https://doi.org/10.1038/s43016-023-00814-w