Глобальні тенденції використання антибіотиків в аквакультурі

Результати дослідження наголошують на нагальній необхідності поліпшення контролю за використанням антибіотиків для світової галузі аквакультури

Зростання використання антибіотиків для людини та тварин, що використовуються у їжу, є рушієм зростання опірності до антибіотиків, яка є однією з визначальних глобальних проблем для здоров’я нашої ери. Зростання захворюваності опірними до антибіотиків патогенами важливих об’єктів тваринництва та рибництва також збільшує частоту невдач лікування, підриваючи стале виробництво тваринної харчової продукції та добробут тварин.

У всьому світі зростаючий попит на продукти харчування тваринного походження задовольняється за рахунок переходу до все більш інтенсивних систем тваринництва. Цей перехідний період зазвичай характеризується наголосом на обсягах виробництва, що зазвичай відбувається до прийняття стандартів біозахисту, гігієни та управління господарствами. У цьому контексті нетерапевтичне використання антибіотиків (не за показаннями) може служити для збільшення росту та підміни належних практик тваринництва. Поточний рівень використання антибіотиків у наземному виробництві продукції тваринного походження суттєво перевищує використання антибіотиків людиною, і очікується, що він суттєво зросте до 2030-го року, особливо у країнах з економікою, що швидко зростає, таких як Бразилія, Росія, Індія, Китай та Південноафриканська Республіка (BRICS).

В аквакультурі інтенсифікація виробництва та зростання захворюваності, що викликана збудниками хвороб водних тварин, так само стимулюють використання антибіотиків і опірність до них у різноманітних об’єктів аквакультури. У порівнянні з використанням протимікробних засобів у наземному виробництві продукції тваринництва, застосування антибіотиків в аквакультурі забезпечує потенційно ширший шлях впливу на довкілля для поширення ліків через воду з важливими наслідками для здоров’я екосистеми. Залишки антимікробних препаратів у водному середовищі змінюють мікробіом оселища, і, як наслідок, регуляторні, забезпечувальні та підтримуючі спроможності екосистеми.

Крім того, аквакультура, яка використовує антимікробні засоби, може слугувати резервуаром генів опірності до антибіотиків, тим самим створюючи шляхи впливу на людину та тварин опірних до антибіотиків бактерій. Однак рівні та особливості використання антибіотиків в аквакультурі у глобальному вимірі значною мірою не задокументовані, що обмежує цільові втручання та політики, які мають сприяти  розумному управлінню використання антимікробних препаратів у галузі, що швидко розвивається.

Ця стаття – адаптація та узагальнення oригінальної публікації (Schar, D. et al. Global trends in antimicrobial use in aquaculture. Sci Rep.10, 21878 2020.) – презентує аналіз глобальних трендів у вживанні антимікробних препаратів в аквакультурі, та оцінює поточне використання протимікробних препаратів і прогнозоване використання  до 2030 року шляхом поєднання коефіцієнтів використання антимікробних препаратів для певних видів на основі систематичного огляду точкових досліджень поширеності з обсягами виробництва аквакультури. Ці тенденції згодом порівнюються з раніше опублікованими даними щодо використання антибіотиків для людини та у виробництві суходільних тварин. Отримані оцінки забезпечують початкову основу, на якій зможуть ґрунтуватись  майбутні дослідження та вдосконалюватись напрямки ітеративних удосконалень у політиці управління використання антибіотиків.

Структура дослідження

Ми оцінили глобальні тренди використання антибіотиків в аквакультурі у 2017 та 2030 роках, щоб допомогти спрямувати майбутні зусилля на нагляд та політику управління використання антибіотиків. Базове споживання антибіотиків і прогнозований ріст до 2030 року були розраховані шляхом застосування коефіцієнтів використання антимікробних препаратів для конкретного виду до поточного та прогнозованого виробництва аквакультури за видами.

Було проведено систематичний огляд експертної та сірої літератури за 2000 – 2019 роки з досліджень поширеності антимікробних препаратів у аквакультурі з використанням трьох основних категорій пошукових термінів: “антимікробний” (антимікробний; антибіотики; ветеринарна медицина); “використання” (використання; застосування; споживання; обсяги; кількість); та “аквакультура” (аквакультура; водний; риба; тварини із зовнішнім скелетом; морські; прісноводні).

Ми визначили 25 досліджень, що представляють 12 країн, що становлять 146 коефіцієнтів використання з урахуванням біомаси, і з яких були отримані середні коефіцієнти використання антимікробних засобів для певного виду в міліграмах на кілограм біомаси водних тварин. Коефіцієнти використання антимікробних засобів за класами ліків були отримані аналогічним чином для аналізу тенденцій використання за класами.

Інтенсивність застосування антимікробних засобів (мг/кг) була оцінена для шести груп видів за допомогою систематичного огляду точкових досліджень поширеності, які визначили 146 показників використання антимікробних препаратів, специфічних для видів. Використання протимікробних препаратів у кожній країні прогнозувалося шляхом поєднання середніх коефіцієнтів використання антимікробних засобів на групу видів та обсягами виробництва відповідно до OCD/FAO Agricultural Outlook та з FAO FishStat.

Для отримання детальної інформації про джерела інформації та методи, використані в цьому дослідженні, зверніться до оригінальної публікації.

Результати та обговорення

Очікується, що за поточних темпів зростання споживання антимікробних препаратів це споживання за період з 2017-го по 2030-ий рік зросте на 33%. Ці оцінки пов’язані із значною невизначеністю та доволі значним інтервалом невизначеності унаслідок  браку точкових обстежень щодо

використання антимікробних засобів в аквакультурі. Глобальні тренди у використанні антимікробних препаратів в аквакультурі знаходяться під великим впливом зростання аквакультури в Азії, і особливо у Китаї (Рис. 1). Від 1991-го рок, на Китай припадає більше обсягів виробництва продукції аквакультури за вагою аніж у решті країн світу загалом.

Рис. 1: Прогнозоване використання антимікробних препаратів (тонн) в аквакультурі за видами/об’єктами аквакультури до 2030-го року у 5 країнах з найбільшим споживання антимікробних препаратів. Вісь Y рисунку для Китаю розбита на 8 000 і відновлюється на 20 000 тонн. Величина помилки представляє 95-відсоткові інтервали невизначеності для загального річного використання

Було зроблено декілька оцінок використання антимікробних препаратів в аквакультурі на рівні країни. Хоча це обмежує порівняння наших оцінок із використанням на рівні країни, наші оцінки використання антимікробних засобів для аквакультури знаходяться в межах оцінки внутрішнього споживання Китаю за 2013 рік і приблизно 40% від нижньої межі з оцінки 2002 року в Сполучених Штатах.

Разом на п’ять країн з найбільшим прогнозованим відносним збільшенням споживання антимікробних препаратів у 2017–2030 роках припадає лише 11,5% світового споживання антимікробних препаратів у 2030 році, що вказує на те, що, за винятком Індонезії, країни з найшвидшим зростанням споживання антимікробних засобів залишаться до 2030 року у світовому споживанні.

Прогнозується, що до 2030 року глобальне використання протимікробних препаратів у тваринництві, наземному та водному секторах виробництва харчових продуктів досягне 236 757 тонн на рік (95%-вий інтервал невизначеності, UI 145,525 до 421,426). Частка використання в різних секторах залишається відносно постійною до 2030 року, коли використання людиною (48,608 тонн), наземним тваринництвом (174,549 тонн), та аквакультурою (13,600 тонн) репрезентуватиме 20.5, 73.7, та 5.7%% світового споживання, відповідно.

Рис 2: Світове споживання антимікробних препаратів, 2013 — 2030 рр. Пунктирні лінії репрезентують 95%-вий інтервал невизначеності для риб.

Що стосується класів і видів лікарських засобів, то найбільш часто використовувані класи антимікробних засобів, які спостерігалися в цьому дослідженні – хінолони, тетрацикліни, амфеніколи та сульфаніламіди – узгоджувалися з попереднім оглядом протимікробних препаратів, які використовуються в 15 країнах з найбільшим виробництвом аквакультури. Країни з експортно-орієнтованим виробництвом значною мірою дотримуються регуляторних структур і максимальних меж залишків (MRL), встановлених Європейським Союзом і Сполученими Штатами.

Наприклад, чотири країни з найвищим споживанням антимікробних препаратів (Китай, Індія, Індонезія та В’єтнам) прийняли MRL Європейського Союзу для задоволення експортних вимог. Примітно, що дотримання правил залишається проблемою в багатьох країнах, а паралельні виробничі системи, що обслуговують внутрішні та експортні ринки, можуть сприяти різним практикам використання.

Усі класи протимікробних препаратів, визначені в нашому систематичному огляді точкових досліджень поширеності, класифікуються Всесвітньою організацією охорони здоров’я як важливі для медицини людини. Класи, віднесені до двох верхніх рівнів класифікації — надзвичайно важливі та критично важливі протимікробні засоби для людської медицини — разом становили 96% усіх видів використання. Цей висновок викликає особливе занепокоєння з огляду на те, що існує мало альтернатив цим класам ліків. Це також підвищує перспективу використання протимікробних засобів в аквакультурі, що стимулює тенденції опірності у водному середовищі, що має наслідки у вигляді передачі генів опірності між видами окремими видами бактерій. Такі трансфери носять екологічний характер, тому їх важко задокументувати.

Деякі країн різко зменшили рівень використання антимікробних препаратів після впровадження вакцинації та вдосконалення програм управління та вирощування тварин, і такі приклади слугують важливою моделлю управління антимікробними препаратами. Майбутні стратегії, спрямовані на посилення виробництва аквакультури без фармацевтичних втручань, можуть використовувати досягнення в області терапії бактеріофагами, пребіотиків і пробіотиків, а також редагування геному за допомогою технології CRISPR-Cas. Обов’язковим є визначення рішень, які можуть бути реалізовані та економічно прийнятні/рентабельні в країнах з низьким і середнім рівнем доходів, на які в даний час припадає значна більшість обсягів виробництва продукції аквакультури.

Наше дослідження має деякі обмеження. За відсутності вичерпних стандартизованих даних про використання антимікробних засобів наше дослідження спирається на відносно обмежену колекцію досліджень поширеності антимікробних препаратів. Незважаючи на пошук китайською мовою в базі даних Китайської національної інфраструктури знань (CNKI), опитування щодо використання антимікробних препаратів у Китаї недостатньо представлені в нашому дослідженні, що становить важливу прогалину в знаннях щодо використання антимікробних засобів у найбільшій у світі країні, яка виробляє продукцію аквакультури. Це обмеження є особливо гострим для деяких видів риб, які найчастіше вирощують на фермах, таких як прісноводні риби родини Cyprinidae, яка включає коропів.

Наші прогнози споживання антимікробних засобів потрапляють у широкі інтервали невизначеності, які, ймовірно, відображають як обмежену доступність обстежень, на основі яких були створені прогнози, так і різноманітність глобальних систем виробництва, практик та об’єктів аквакультури. Різноманітність видів водних тварин, що вирощуються в аквакультурі, значно перевищує різноманіття наземних видів харчових тварин. У 2016 році в усьому світі було комерційно вирощено 558 різних видів водних тварин.

Хоча якщо взяти менший за числом видів набір -27 основних груп видів, на які припадало 90% світового виробництва аквакультури в 2016 році, для порівняння, лише три групи видів – курки, свині та велика рогата худоба– внесли внесок у еквівалентний рівень виробництва наземних харчових тварин. Таке різноманіття вирощуваних гідробіонтів, поєднане з системами полікультурного виробництва, представляє значну мінливість і ставить під сумнів документацію щодо використання антимікробних засобів. В даний час використання антимікробних засобів погано задокументовано навіть для тих видів, які мають найбільше виробниче значення.

Незважаючи на ці та інші обмеження, наші оцінки є відправною точкою, яка допоможе сформувати дискусію з визначенням найближчих пріоритетів для покращення збору даних про використання антимікробних засобів.

Перспективи

Наше дослідження підкреслює нагальну потребу в стандартизованому нагляді за використанням антимікробних препаратів у галузі аквакультури. Досвід країн, які впроваджують ініціативи з управління антимікробними препаратами, вказує на створення структур нагляду за використанням антимікробних препаратів як основу для визначення ризику та цільових заходів.

Надійні дані спостереження (1) полегшують визначення секторів і виробничих контекстів, де ребалансування може бути корисним у випадку неналежного використання або відсутності доступу; (2) дають змогу встановити визначені у часі, вимірювані цільові показники споживання та моніторинг прогресу у досягненні цих цілей; і (3) у поєднанні з даними про опірність дають додаткове уявлення про зв’язок між моделями споживання та тенденціями у змінах опірності до протимікробних препаратів.

Багаторівневий підхід до нагляду за споживанням антимікробних препаратів дозволяє використовувати наявні дані про канали збуту для керівництва розширеною політикою управління, в той час як структури розробляються для отримання ітераційно більш детальних даних про споживання на рівні ферми. Проте через потенційно високі показники використання протимікробних препаратів не за призначенням в аквакультурі – особливо в країнах, що розвиваються – дані про продажі наразі можуть занижувати споживання. Марковані показання для терапевтичного використання щодо основних об’єктів аквакультури покращать атрибуцію та характеристику використання в аквакультурі.

Наше дослідження використовує поточні дані, щоб зробити першу оцінку глобальних тенденцій використання антимікробних засобів в аквакультурі. Споживання антимікробних препаратів, пов’язане з аквакультурою, залишається меншою часткою загального світового споживання до 2030 року. Однак високі темпи зростання галузі аквакультури, зміна харчових переваг і перехід до інтенсифікованого виробництва без відповідних змін в управлінні можуть спричинити збільшення використання антимікробних препаратів в аквакультурі порівняно з іншими секторами. Збільшення використання може бути особливо значним у регіонах, де лише починається створення систем нагляду за споживанням антимікробних препаратів, регуляторними та правозастосунковими можливостями.

Наші висновки закликають до термінового посилення нагляду за споживанням антимікробних препаратів та покращення розуміння ризику передачі опірності до протимікробних препаратів через взаємодію у ланцюгу “водні тварини-довкілля-людина” із застосуванням цільової політики та регуляторних структур, що сприяють забезпеченню нагляду за використання антимікробних препаратів та антимікробної ефективності як спільного глобального ресурсу.

Global trends in antimicrobial use in aquaculture