AMR trong nuôi trồng thủy sản: quan điểm của một bác sĩ thú y

Hầu hết mọi người sẽ nghe nói về kháng kháng sinh (AMR), nhưng bạn có thể giải thích nó là gì không?

Bác sĩ Chris Matthews thực hiện lấy mẫu chẩn đoán ở Georgia, sau một trường hợp nhiễm khuẩn cầu khuẩn. Ảnh Nhóm cá Vet

Khi chúng ta nói về kháng kháng sinh (AMR), thông thường đề cập đến vi khuẩn phát triển kháng kháng sinh, nhưng tất cả các loại vi khuẩn - bao gồm cả vi-rút và nấm - có thể có khả năng phát triển đề kháng với hầu hết các chất được thiết kế để kiểm soát chúng.

Trong trường hợp kháng sinh, đây là những loại thuốc tác động lên tế bào vi khuẩn để tiêu diệt chúng hoặc khiến chúng ngừng sinh sản. Họ làm điều này bằng cách làm ảnh hưởng đến các quá trình tế bào rất cụ thể, không giống như các chất khử trùng tiêu diệt vi khuẩn và các vi hạt khác tương đối bừa bãi. Tính đặc hiệu này có nghĩa là các đột biến ngẫu nhiên tương đối nhỏ trong cấu trúc và quá trình tế bào mà theo đó một hành vi kháng sinh có thể nhanh chóng dẫn đến một vi khuẩn riêng lẻ trở nên kém nhạy cảm hoặc thậm chí kháng với kháng sinh đó. Sau khi điều trị bằng kháng sinh, những vi khuẩn ít nhạy cảm này có thể tồn tại với số lượng nhỏ và sinh sản, và do đó thế hệ vi khuẩn tiếp theo ít nhạy cảm hơn. Khi tiếp xúc nhiều lần, một số vi khuẩn có thể trở nên kháng hoàn toàn với một loại kháng sinh nhất định.

Thật dễ dàng để tưởng tượng rằng hậu quả của việc kháng kháng sinh phát triển trong một mầm bệnh vi khuẩn cụ thể của con người, động vật hoặc cá có thể bị giới hạn trong các vấn đề lâm sàng điều trị các bệnh mà chúng có liên quan, nhưng đây không phải là trường hợp. Vi khuẩn không chỉ phát triển kháng kháng sinh thông qua tiếp xúc trực tiếp, mà còn có thể kháng thuốc từ các loài vi khuẩn khác thông qua các cơ chế khác nhau, đáng chú ý nhất là trao đổi các đoạn DNA nhỏ, được gọi là plasmid, có thể nhảy từ loài này sang loài khác . Kháng với một loại kháng sinh đặc biệt trong mầm bệnh vi khuẩn của một loài có thể di chuyển sang các loại khác và có một số bằng chứng cho thấy điều này đang xảy ra giữa người và động vật ở cả hai hướng.

Điều này quan trọng bởi vì bệnh ở người và động vật đang bắt đầu nổi lên mà rất ít - nếu có - kháng sinh sẽ có tác dụng. Nếu xu hướng tiếp tục, điều này sẽ có ý nghĩa sâu sắc đối với cách chúng ta sống. Đối với người và động vật, bao gồm cả các loài thủy sản, điều này sẽ bao gồm thất bại điều trị gia tăng đối với các bệnh nhiễm khuẩn đơn giản.

Bao nhiêu vấn đề ở AMR trong nuôi trồng thủy sản trên toàn cầu?

Thứ nhất, không phải AMR trong nuôi trồng thủy sản hay trên cạn mà là vấn đề khác biệt với AMR đối với sức khỏe con người. Trên thực tế, AMR là vấn đề tinh túy nhất của One Health Health, một khái niệm đã xuất hiện trong 15 năm qua, công nhận rằng y tế, thú y và sức khỏe môi trường có mối liên hệ chặt chẽ. Trong nuôi trồng thủy sản thế giới, cũng giống như trong chăn nuôi trên cạn, sức khỏe thú cưng và y học của con người, đó là một vấn đề cực kỳ quan trọng.

Phạm vi của các loài và môi trường nuôi trồng thủy sản mà chúng tôi nuôi chúng đa dạng hơn nhiều so với trên đất liền, và tình hình trên phạm vi rộng của chúng không dễ dàng được tóm tắt. Chúng tôi thấy AMR nhiều nhất khi sử dụng kháng sinh cao và trong quá nhiều ngành nuôi trồng thủy sản trên toàn cầu kháng sinh bị lạm dụng - nghiêm trọng nhất là ở các nước đang phát triển nơi mà sự sẵn có của chúng thường không được kiểm soát. Tôi đã thấy điều này khi làm việc trong các trang trại nuôi cá ở các nước đang phát triển như vậy, nơi không được tiếp cận với chẩn đoán hoặc tư vấn về cách quản lý chính xác, nông dân cố gắng điều trị các bệnh không được chẩn đoán - một số trong đó có thể không phải là vi khuẩn - với kháng sinh được mua mà không có sự tham gia của bác sĩ thú y hoặc cố vấn có trình độ.

Ngược lại, các đồng nghiệp thú y làm việc với các loài sống trên cạn thường ngạc nhiên khi biết rằng cá hồi Đại Tây Dương ở Scotland và Na Uy nhận được lượng kháng sinh thấp nhất tính theo miligam trên mỗi kg trọng lượng của tất cả các loài sản xuất thịt chính ở các quốc gia đó. Phần lớn cá hồi nuôi ở các quốc gia này sẽ không nhận được kháng sinh ở bất kỳ giai đoạn nào trong chu kỳ của chúng. Điều này đã đạt được thông qua việc phát triển các loại vắc-xin thành công cho các mầm bệnh vi khuẩn chính và quan trọng là cải thiện sự tập trung vào chăn nuôi và vệ sinh. Đây là một thành công mong manh không nên được coi là đương nhiên.

Có điều gì độc đáo về AMR trong nuôi trồng thủy sản?

Tất cả chúng ta đều có liên quan đến việc nuôi cá hoặc các loài khác - dù là nước ngọt hay biển - để nhận ra rằng môi trường nước thường đại diện cho một cơ hội lớn để AMR phát sinh.

Một mặt, trong kháng sinh nuôi trồng thủy sản đã không được sử dụng làm chất kích thích tăng trưởng của người Hồi giáo với mức độ gần giống như trong chăn nuôi thâm canh. Thực hành này cung cấp cho động vật những liều thuốc chống vi trùng không điều trị trong chế độ ăn uống của chúng để đạt được sự cải thiện về tốc độ tăng trưởng hiện bị cấm ở EU và Mỹ, mặc dù nó vẫn xảy ra trên toàn cầu và được coi là động lực chính của AMR.

Tuy nhiên, một số khía cạnh của việc sử dụng kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản có thể dẫn đến AMR. Các hệ thống nuôi trồng thủy sản sẽ chứa nước với số lượng vi khuẩn lớn và đa dạng, thường tập trung ở các dòng nước thải. Môi trường lỏng tạo điều kiện cho vi khuẩn môi trường tiếp xúc khá hiệu quả với kháng sinh, và điều tương tự cũng có nghĩa là sự pha trộn hiệu quả của quần thể vi khuẩn kháng thuốc mới nổi với các loài vi khuẩn khác và do đó trao đổi plasmid gây kháng thuốc. Hơn nữa, phần lớn các phương pháp điều trị bằng kháng sinh cho các loài cá và động vật có vỏ được thực hiện trong thức ăn. Hầu hết các loại kháng sinh được hấp thụ kém trong ruột bởi cá, với phần lớn bài tiết không thay đổi.

Ngoài tác dụng của chúng đối với vi khuẩn mục tiêu trong cá, liệu kháng sinh có tác dụng khác đối với cá và môi trường của chúng?

Đây là một câu hỏi thực sự hay và tôi nghĩ chúng ta chỉ mới bắt đầu hiểu. Phần lớn công trình được công bố trong vài năm gần đây mô tả tác dụng của kháng sinh đối với cá và quần xã sinh vật mà chúng là một phần mang đến cho câu nói nổi tiếng của nhà tự nhiên học người Scotland John Muir: khi chúng ta cố gắng tự mình chọn ra bất cứ thứ gì thì tìm thấy nó bị mắc kẹt với mọi thứ khác trong vũ trụ.

Giống như tất cả các loài động vật, bao gồm cả con người, cá khỏe mạnh tồn tại với rất nhiều vi khuẩn thường có trên da, mang và trong ruột của chúng. Số lượng gen chức năng khác nhau trong các microbiota này vượt trội đáng kể so với các loài cá. Bây giờ chúng ta hiểu rằng, đi xa hơn việc là những loài tạm trú, những vi khuẩn này tạo ra các chất chuyển hóa có vai trò đối với sức khỏe: chúng cải thiện tiêu hóa, sản xuất vi chất dinh dưỡng và tăng cường đáp ứng miễn dịch. Ở người, microbiome ruột thậm chí dường như có ảnh hưởng đến não, ảnh hưởng đến những thứ như tâm trạng và nhận thức. Vai trò của các microbiota này đối với sức khỏe cá nói chung sẽ tương tự sâu sắc và phức tạp. Công trình gần đây ở Tasmania đã chỉ ra rằng microbiota cá có liên quan chặt chẽ đến màng sinh học của các bể chứa trong đó chúng được giữ. Sức khỏe của cá phụ thuộc vào cân bằng nội môi lành mạnh - hoặc cân bằng - của các cộng đồng vi sinh vật có trên và trong cá và môi trường của nó. Nói một cách đơn giản, bệnh vi khuẩn xảy ra khi một cái gì đó phá vỡ sự cân bằng này, chẳng hạn như căng thẳng, quá sức hoặc vệ sinh kém.

Không có gì lạ khi thấy một loạt các loại thuốc kháng sinh được bán tại quầy ở các địa điểm nuôi tôm chính như Machala, Ecuador. Ảnh David Moriarty

Khi chúng ta điều trị cá hoặc động vật có vỏ bằng kháng sinh, thường là trong thức ăn, chúng ta không chỉ đơn giản là ảnh hưởng đến vi khuẩn gây bệnh. Chúng tôi sẽ tiếp xúc toàn bộ microbiome ruột với kháng sinh, và khi các thành phần hoạt động được truyền qua sau đó lần lượt là microbiota da và môi trường. Điều này có thể chọn kháng thuốc trong các loài vi khuẩn đường ruột, da, mang hoặc vi khuẩn môi trường hoặc can thiệp vào vai trò của chúng trong khả năng phục hồi chống lại bệnh tật trong tương lai.

Tôi nghĩ rằng có khả năng, trong phạm vi sự nghiệp của tôi, công việc chẩn đoán thông thường sẽ liên quan đến việc xem xét sức khỏe và sự đa dạng của hệ vi sinh vật cá thông qua các phương pháp giải trình tự. Do đó, chúng ta sẽ thường xuyên nghĩ về sức khỏe của cá như một sản phẩm toàn diện của sự cân bằng vi khuẩn này và ngày càng thận trọng hơn về tác dụng của thuốc chống vi trùng đối với nó.

Các mục tiêu được đặt ra bởi việc sử dụng thuốc có trách nhiệm trong Liên minh Nông nghiệp (RUMA) có thực tế không?

RUMA đã đặt mục tiêu cho sản lượng cá hồi và cá hồi ở Anh dưới 5mg / kg và 20mg / kg sinh khối nuôi mỗi năm, nhưng mục tiêu cho bất kỳ người nuôi cá nào là nuôi cá mà không cần dùng kháng sinh - theo nghĩa đó, mục tiêu của chúng tôi phải luôn luôn là số không.

Tôi đọc gần đây rằng ngay từ những năm 1950, ngay sau lần đầu tiên sử dụng kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản, nhà nghiên cứu bệnh học về cá Ba Lan tiên phong Stanislas F Snieszko đã cảnh báo không bao giờ nên dựa vào kháng sinh trong thời gian dài. Đây vẫn là lời khuyên tốt cho đến ngày hôm nay. Các đơn vị nuôi trồng thủy sản vốn phụ thuộc vào kháng sinh - chủ động lên kế hoạch cho việc sử dụng thay vì cố gắng loại bỏ chúng - về cơ bản là không bền vững.

Ở cấp độ ngành, thực tế là trong bất kỳ tình huống canh tác nào - đặc biệt là ý định tăng sinh khối nuôi như cá hồi - chúng ta sẽ thấy cả mầm bệnh vi khuẩn (mới) xuất hiện và mầm bệnh quen thuộc mà chúng ta có vắc-xin hiệu quả phát triển mới các phân nhóm mà cùng loại vắc-xin hiện có ít hiệu quả. Được sử dụng một cách thận trọng, kháng sinh là một công cụ có giá trị để bảo vệ phúc lợi cá trong những tình huống đó - vì vậy ít nhất một số sử dụng có thể được dự kiến ở cấp độ ngành.

Đối với mục tiêu cá hồi dưới 5 mg / kg, tôi nghĩ rằng điều này là cả tham vọng và có thể đạt được. Thật vậy, trong năm 2018, lĩnh vực này chỉ sử dụng nhiều hơn mức này: 6,5mg / kg. Do mức sử dụng cơ bản thấp (so sánh, mục tiêu của ngành chăn nuôi lợn ở Anh năm 2020 là 99 mg / kg), điều quan trọng là phải hiểu rằng các trường hợp duy nhất của các địa điểm điều trị bằng kháng sinh - đặc biệt là vào cuối chu kỳ nơi sinh khối cao hơn đáng kể so với nước ngọt - có khả năng xuất hiện để làm tăng đáng kể việc sử dụng hàng năm. Vì vậy, cần thận trọng với việc diễn giải các con số ở mức thấp này - con số sẽ xuất hiện dao động mặc dù có những thay đổi tương đối nhỏ trong cách sử dụng.

Tương tự, tôi nghĩ rằng mục tiêu duy trì sử dụng dưới 20mg / kg của ngành cá hồi Anh là chính xác và con số năm 2018 là 13 mg / kg sẽ so sánh rất thuận lợi với hầu hết các ngành cá hồi cầu vồng, để đánh giá từ kinh nghiệm của tôi khi làm việc ở nước ngoài, mặc dù tương đối ít dữ liệu có sẵn để so sánh. Sự khuyến khích tài chính cho các công ty dược phẩm thú y để phát triển vắc-xin cá hồi là tương đối nhỏ ở Anh, nhưng khi ngành cá hồi phát triển trên khắp Châu Mỹ, Châu Âu và các nước có chung biên giới, thị trường vắc-xin đang phát triển sẽ khuyến khích nghiên cứu và phát triển của họ. Công việc phát triển một loại vắc-xin đa trị cho Flavobacterium psychrophilum tại Viện Nuôi trồng Thủy sản của Stirling là thú vị và các dự án như vậy có tiềm năng để tiếp tục giảm sử dụng kháng sinh trong sản xuất cá hồi ở Anh.

Làm thế nào chúng ta có thể ngăn ngừa AMR trong nuôi trồng thủy sản?

Câu trả lời ngắn gọn là tất cả chúng ta tham gia nuôi trồng thủy sản nên phấn đấu trong thực tế để loại bỏ việc sử dụng kháng sinh. Tất nhiên, nuôi cá hồi ở châu Âu khá khác với nuôi cá rô phi ở Bắc Phi và quy mô của thách thức đó sẽ khác nhau trên khắp thế giới.

Sự sẵn có của thuốc chống vi trùng thú y cho cá là một vấn đề. Tôi đã đọc các báo cáo của NGO cho các nước đang phát triển với lý do không có thuốc thú y là rào cản lớn đối với tăng trưởng bền vững, chỉ đến thăm và tìm thuốc kháng sinh rất sẵn có bên ngoài bất kỳ sự liên quan nào của thú y. Chính phủ cần điều tiết việc cung cấp kháng sinh, nhưng cũng khuyến khích truy cập nhanh vào các phòng thí nghiệm chẩn đoán, đào tạo và tư vấn về sức khỏe phòng ngừa cho các ngành nuôi trồng thủy sản của họ. Mục tiêu loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản có thể là không thực tế, nhưng ở rất nhiều quốc gia, tôi tin rằng việc giảm đáng kể có thể được thực hiện nhanh chóng, điều này sẽ làm giảm bớt những cải tiến gia tăng mà chúng ta đang tìm kiếm trong các lĩnh vực hoạt động tốt nhất.

Streptococcus là một trong những bệnh vi khuẩn phổ biến nhất ảnh hưởng đến nuôi cá rô phi toàn cầu

Trường hợp sử dụng kháng sinh, việc sử dụng phải dựa trên chẩn đoán chính xác. Khi có thể, nên nuôi cấy vi khuẩn và kiểm tra độ nhạy cảm với kháng sinh để tìm kiếm sự phát triển của tình trạng kháng thuốc và thông báo lựa chọn kháng sinh. Nông dân và bác sĩ kê đơn của họ nên xem lại tất cả các trường hợp cần dùng kháng sinh và hỏi những bước sức khỏe phòng ngừa nào có thể được thực hiện để tránh tái phát. Đây là trọng tâm của quy trình lập kế hoạch thú y, cần xem xét một cách có hệ thống về an toàn sinh học, vệ sinh và môi trường trên bất kỳ đơn vị nuôi trồng thủy sản nào.

Vắc-xin có thể là trung tâm để ngăn ngừa bệnh do vi khuẩn, mặc dù ngay cả những loại vắc-xin tốt nhất cũng có thể bị quá tải nếu không chú ý đến tất cả các khía cạnh khác của phòng ngừa bệnh. Khi có sẵn vắc-xin, nông dân có vai trò trong cảnh giác dược bằng cách báo cáo các trường hợp mắc bệnh ở cá đã được tiêm vắc-xin cho bác sĩ thú y và các nhà sản xuất vắc-xin lần lượt có thể cập nhật hồ sơ kháng nguyên chống lại các biến thể mới của bệnh vi khuẩn. .

Một phương pháp tiếp cận thú vị để giải quyết bệnh vi khuẩn trong nuôi trồng thủy sản là sử dụng vi khuẩn. Vi khuẩn là vi rút mà được tìm thấy là mang mầm bệnh tự nhiên của vi khuẩn. Một số trong số này có thể được phân lập, nuôi và sử dụng để điều trị các bệnh do vi khuẩn. Công việc này ban đầu được tiên phong ở Liên Xô cũ nhưng được đặt cạnh bởi sự sẵn có của kháng sinh sau Chiến tranh thế giới thứ hai. Do AMR, người ta quan tâm đến vi khuẩn và ứng dụng của chúng đối với sức khỏe con người và động vật. Sự ra mắt gần đây của một sản phẩm diệt khuẩn để điều trị bệnh Yersiniosis ở cá hồi ở Na Uy (CUSTUS YRS, ACD Pharma ) là một cột mốc quan trọng sẽ được tổ chức và tôi mong muốn được thấy nhiều sản phẩm thể thực khuẩn xuất hiện trong nuôi trồng thủy sản trong tương lai.