评估抗菌素耐药性，最新Nature大子刊！

抗菌药物自问世以来拯救了无数生命，但其广泛使用也带来了抗菌素耐药性（AMR）的迅速蔓延，被称为“无声的流行病”。目前，AMR 每年与近五百万人的死亡相关，已成为全球公共卫生、社会经济发展及医疗体系面临的重大挑战。AMR 的根源在于抗菌素耐药基因（ARGs），这些基因虽然古已有之，但在持续八十余年的选择压力下，其传播模式发生了显著变化，逐渐突破了人类、动物和环境三大领域的生态与系统边界。由此，世界卫生组织、粮农组织、世界动物卫生组织及联合国环境规划署共同倡导从“同一健康”（One Health）的整体视角应对 AMR。然而，尽管许多国家已制定国家行动计划，大多数地区，尤其是中低收入国家，仍在执行和跨领域协调方面面临巨大困难。

在这种背景下，香港大学张彤教授团队在《Nature Water》期刊上发表了一篇题目为：Assessing antimicrobial resistance connectivity across One Health sectors的观点文章。该论文聚焦于 AMR 的“连通性”——即耐药基因和耐药菌在不同生态和部门间的传播与同质化过程。作者不仅梳理了 AMR 发展历程与现状，还提出从生态、微生物和遗传三个层次系统性地评估 AMR 连通性的思路，并倡导通过基因组学与宏基因组学方法来建立标准化的分析框架。这种跨领域的研究将有助于识别关键传播环节，推动更协调和有效的全球 AMR 管理策略。

AMR 的历史与现状负担

论文首先回顾了 AMR 的发展历程。抗菌药物最初的使用大幅降低了传染病的死亡率，但随着几十年来在医疗、农业和畜牧业中的过度与不合理使用，耐药菌株逐渐积累并扩散开来。研究指出，目前每年与 AMR 相关的死亡人数高达近 495 万，且其造成的治疗失败和经济负担愈发严重。作者强调，AMR 的影响不仅体现在医疗体系的压力上，还会削弱全球公共健康水平，缩短人类平均寿命，并对经济和社会稳定造成长期冲击。

图1：人类、动物与环境三大领域间 AMR 连通性的形成与发展过程。

“同一健康”框架下的连通性意义

在理解 AMR 传播时，论文特别强调“同一健康”框架的重要性。人类、动物与环境三大领域原本相对独立，但随着城市化、全球贸易和人口增长，它们之间的交互日益密切。例如，畜牧业中过度使用抗菌药物不仅影响动物健康，还可能通过食物链或废弃物进入环境，最终回到人类体系。这种跨部门的相互作用导致 ARGs 的传播呈现全球化趋势，进一步加剧了 AMR 的扩散。因此，只有在整体框架下理解连通性，才能为 AMR 的防控提供真正有效的策略。

AMR 连通性的定义

论文对“连通性”给出了系统化的界定。传统上，连通性常被理解为生态学上不同生境之间的物理联系，例如水流或动物迁徙带来的细菌传播。但作者进一步扩展了这一概念，提出连通性还包括 微生物群落在不同宿主和环境中的相似性，以及 耐药基因在跨生态与跨系统中的移动与同质化。通过这种定义，论文为科学评估 AMR 的传播途径和机制建立了统一的研究语言和分析框架，为后续多学科研究奠定基础。

连通性的三个层次

论文将 AMR 连通性划分为生态、微生物和遗传三个层次。生态层面关注不同环境间物理和物质流动，如废水排放、畜禽粪便施肥或空气传播；微生物层面强调群落结构的相似性和迁移，如特定菌群在动物、人类和环境间的共同存在；遗传层面则探讨耐药基因如何借助移动遗传元件进行水平转移，突破种群和生态屏障。作者指出，这三者相互作用，共同推动了 AMR 的跨界扩散，揭示了连通性复杂且多维度的本质。

连通性评估中的生境与传播途径

论文进一步指出，要真正评估 AMR 的传播，就必须关注关键生境和路径。人类肠道和相关废水是主要的耐药基因来源；畜牧养殖场和粪便施肥是 ARGs 向土壤与农作物传播的重要途径；而水体、土壤和空气环境则成为耐药基因的长期储库和传播介质。例如，污水处理厂既能拦截污染物，又可能成为 ARGs 在不同来源间交换的重要场所。通过优先关注这些热点区域，研究者可以更有效地识别风险并制定干预措施。

研究连通性的方法

在方法学层面，论文综述了三类主要技术：一是培养依赖的基因组学方法，可以提供耐药菌株及其基因的直接证据；二是 PCR 等分子生物学手段，具有灵敏度高和操作简便的优点，但局限于目标检测；三是宏基因组学等高通量技术，可以全面描绘微生物群落和耐药基因的全貌。作者比较了这些方法在灵敏度、成本、分辨率和适用性方面的优缺点，并指出未来的研究需要整合多种方法，以便更全面地揭示 AMR 的传播机制。

图2：不同层次上评估 AMR 连通性的研究方法。

标准化研究框架的提出

在比较多种研究方法后，作者提出了一套标准化的研究路径。该路径以 大肠杆菌作为指示菌，结合基因组监测与宏基因组学分析，建立了从基线采样、污染识别到遗传水平追踪的完整流程。大肠杆菌因其广泛分布和易于培养，被认为是评估不同领域之间连通性的理想对象。此外，论文还提出利用宏基因组学补充信息，以覆盖更多群落和基因水平的传播。通过这一系统化路线图，研究者可以在资源有限的地区实现可行的 AMR 连通性研究，并为跨区域比较提供统一的标准。

图3：生境内及生境间 AMR 连通性的考察。

总结与展望

最后，论文总结强调，随着人类活动频繁和污染加剧，AMR 的连通性不断增强，如果缺乏有效干预，其传播将进一步恶化。作者呼吁在科学理解的基础上推动跨部门合作，建立统一的监测和评估体系，并构建全球性数据库来追踪耐药基因的传播动态。未来的研究不仅要关注关键生境和路径，还需考虑不同地区的实际情况，从而制定因地制宜的防控措施。论文的最终目标是通过跨学科、跨区域的协作，实现对 AMR 扩散的有效遏制。

图4：在人类、动物与环境之间的 AMR 连通性及其在不同控制策略实施情境下的时间演变趋势。

原文链接：https://www.nature.zxtsg.top/articles/s44221-025-00514-8