《Marine Pollution Bulletin》：A review on antibiotic use in tilapia farming: Pharmacokinetics, impacts, and potential health risks
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水产养殖中抗生素滥用引发耐药基因扩散及生态风险，需系统评估药代动力学、组织残留及跨食物链健康威胁。
Jin Zhang|Jack Chi-Ho Ip|Mohamed Hamed|Jae-Seong Lee|Jiezhang Mo
生物系及广东省海洋灾害预测与防治重点实验室，汕头大学，中国汕头，515063
摘要
全球水产养殖的迅速扩张使罗非鱼成为全球第三大养殖淡水鱼类，其快速生长、出色的适应性和经济价值备受重视。然而，抗生素的不当使用，包括滥用、过度使用和预防性应用，对健康和生态安全构成了多方面的风险，这凸显了进行全面评估的紧迫性。本综述旨在：（1）阐明罗非鱼养殖中抗生素使用的现状，涵盖主要类别、给药方法、实际剂量范围以及国际监管差异，重点关注过度使用和不合理的药物组合；（2）解析抗生素在罗非鱼体内的药代动力学行为（如吸收、分布、代谢和排泄），重点研究组织特异性残留模式和生物累积；（3）系统评估抗生素对罗非鱼的直接毒理学影响，包括生理紊乱、代谢毒性、免疫抑制、肠道微生物群失调以及抗菌素耐药性的诱导机制；（4）揭示抗生素在水产养殖环境中引起的生态扰动，包括对微生物群落的破坏、关键生态功能的退化以及抗生素耐药基因的出现和传播；（5）探讨通过食物链生物累积可能对人类健康造成的风险，包括饮食暴露、过敏反应、肠道微生物组失衡以及耐药病原体的传播。总体而言，本综述为制定合理的抗生素使用指南、改进残留物监测和抗菌素耐药性监测措施以及开发更安全的替代品以促进可持续水产养殖提供了证据。
引言
近年来，全球公共卫生面临来自新兴环境污染物的重大挑战。这些污染物因其隐蔽性、持久性和潜在毒性而被联合国环境规划署（UNEP）和世界卫生组织（WHO）列为优先关注对象。抗生素是最广泛使用的人为污染物之一，在水产养殖中普遍应用，2017年的全球消耗量约为10,259吨，预计到2040年将增至143,481吨（Schar等人，2020年；Acosta等人，2025年）。水产养殖中抗生素的滥用加剧了抗菌素耐药性（AMR），降低了治疗效果，增加了鱼类死亡率，并使抗生素进入水生环境和食物链。这在“同一健康”框架下对人类、动物和环境健康构成了重大风险，使得水产养殖成为国家AMR缓解行动计划中的关键领域（Luthman等人，2024年）。
罗非鱼原产于非洲，以其广泛的耐温性、快速生长、高繁殖力、杂食性饮食习惯和强大的生态适应性而闻名，已成为全球主要的水产养殖物种（El-Sayed，2020a）。自20世纪中叶以来，罗非鱼被引入许多国家和地区，迅速成为全球最重要的商业养殖鱼类之一。罗非鱼产品广泛分布于欧洲、亚洲和北美的主要消费市场，对生产地区的经济产出和就业做出了重要贡献（El-Sayed，2020a；FAO，2024年）。
然而，集约化的高密度养殖方式增加了环境压力和病原体传播，使罗非鱼容易频繁发生细菌疫情（Abdallah等人，2024年）。为预防或治疗感染，水产养殖中会使用抗生素（El-Sayed，2020b）。然而，抗生素的不当使用带来了多重风险：（1）促进鱼类病原体和水产养殖环境中的抗菌素耐药性，降低治疗效果，并促进多重耐药细菌的产生（Morris和Masterton，2002年）；（2）抗生素在鱼体组织中的积累，对人类消费者构成健康风险，如引发过敏、改变肠道菌群以及通过饮食暴露诱导抗生素耐药病原体（Limbu等人，2021年）；（3）抗生素释放到水产养殖水体和沉积物中，改变微生物群落结构，抑制关键功能群体（如硝化细菌），阻碍水体自净能力，并对非目标水生生物造成生态毒性（Johnson等人，2015年；Kümmerer，2009年）；（4）抗生素耐药基因（ARGs）的水平转移和环境传播，破坏微生物群落并加剧环境中的抗菌素耐药性风险（Pan和Chu，2018年）。证据表明，罗非鱼养殖中的抗生素使用会导致生理毒性、微生物组紊乱、环境污染和ARGs富集，将水产养殖实践与“同一健康”风险联系起来。然而，大多数研究依赖于短期、单一化合物暴露情况，未能反映商业养殖场常见的慢性、低剂量或混合抗生素使用情况。不可逆生态效应和临床相关抗菌素耐药性放大的阈值尚不明确，人类风险评估很少考虑长期暴露于耐药细菌和ARGs的情况。这些空白限制了预测性风险评估，并阻碍了基于证据的残留限值、停药期和环境排放标准的制定。
已有研究综述了抗生素在罗非鱼中引起的器官毒性、免疫调节和肠道微生物群失调（Haygood和Jha，2018年；Limbu等人，2021年；Yang等人，2020年）。罗非鱼中抗生素的药代动力学特征明显，表现为组织特异性积累，并且强烈依赖于药物特性和环境因素，尤其是温度。这些模式有助于残留物监测和剂量决策。然而，药代动力学数据仅限于少数抗生素和简化条件，无法充分反映涉及重复处理和环境压力的商业养殖实践。代谢、残留物持久性和抗菌素耐药性选择之间的相互作用尚未得到充分研究。这限制了剂量方案的优化，也阻碍了停药期和统一监管标准的制定，直接影响食品安全和贸易。本综述综合了当前关于使用模式、药代动力学和组织残留动态的知识，以及相关的环境影响、通过食物链的人类健康风险和治理框架。这项工作为改进抗生素管理、政策制定和未来罗非鱼养殖研究提供了科学依据。
参考文献搜索策略和搜索词
使用Web of Science和Google Scholar进行了结构化的文献搜索，以识别关于罗非鱼养殖中抗生素使用、残留物、药代动力学、抗菌素耐药性和健康风险的同行评审研究。考虑了2000年至2025年的出版物。搜索词包括“tilapia AND antibiotics”、“tilapia aquaculture AND antimicrobial resistance”、“antibiotic residues AND tilapia”、“pharmacokinetics AND antibiotics AND tilapia”、“aquaculture antibiotics AND human health risk”等。
罗非鱼养殖中抗生素的使用
在罗非鱼养殖中，抗生素主要用于预防和治疗细菌性疾病，如链球菌病（Abdallah等人，2024年）、气单胞菌感染（Haenen等人，2023年）和爱德华氏菌病（Ayoub等人，2024年；Tran等人，2013年）（表1）。给药方式包括口服、注射和药浴，它们在吸收、分布、生物利用度和治疗效果方面存在显著差异（Cabello等人）
罗非鱼中抗生素的代谢和积累
不同类别抗生素在罗非鱼体内的药代动力学（包括吸收、分布、代谢和排泄）存在显著差异（Zhu等人，2024年）（图3）。了解这些差异对于制定合理的用药方案、减少残留物、确保食品安全以及降低对鱼类健康和环境的潜在风险至关重要。抗生素通过饲料摄入（口服）或浸泡在水中的方式进入罗非鱼体内
抗生素对罗非鱼健康的影响
抗生素在罗非鱼养殖中用于治疗细菌感染（Reda等人，2013年），合理使用可以有效预防疾病爆发并促进健康生长。然而，长期或不当使用会导致多种不良后果（Chen等人，2020a，Chen等人，2020b；Yang等人，2020年），这促使主要罗非鱼生产国加强对抗生素使用的监管（图2，图3，图4）。最紧迫的问题是...
技术替代和优化
减少抗生素依赖的技术路线图包括优化当前的治疗方案和开发安全有效的替代品（Bondad-Reantaso等人，2023年；Mugwanya等人，2022年）（图5）。这需要详细评估病原体敏感性（Kverme等人，2019年）、抗生素的药代动力学-药效关系（Bardhan等人，2024年）、细菌持续携带的机制以及环境条件对药物效果的影响（Rairat等人，2022a，Rairat等人）结论与展望
抗生素在罗非鱼养殖中的使用仍在短期疫情控制中发挥作用，但本综述汇总的证据表明，常规或管理不善的使用会带来可预见的长期成本。这些成本包括养殖水和沉积物中的残留物持久性、鱼类肠道和免疫稳态的破坏以及抗菌素耐药性压力的加剧，这些影响可能扩散到各个养殖场、环境和食物链（Lulijwa等人，2020年；Velazquez-Meza等人，2022年）。
CRediT作者贡献声明
Jin Zhang：撰写——初稿，可视化，数据管理。Jack Chi-Ho Ip：撰写——审稿与编辑，可视化，资源准备。Mohamed Hamed：撰写——审稿与编辑，可视化，资源准备。Jae-Seong Lee：撰写——审稿与编辑，可视化，资源准备。Jiezhang Mo：撰写——初稿，监督，方法学设计，资金获取，数据管理，概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（42577313，42207318）和汕头大学科研启动基金（NTF23010）的支持。
