Ветеринарные препараты для садковой аквакультуры лосося в США

Впервые к товарному выращиванию Атлантического лосося (Salmo salar) приступили в Норвегии в 1960-х годах (Tilseth et al., 1991), и сегодня лососевые фермы стали одной из наиболее успешных форм аквакультуры (Asche et al.,2013). Вначале, малька и парра лосося выращивают в пресноводных хозяйствах, а затем на стадии смолта и пост-смолта переносят в морскую воду для нагула в течение двух лет. В процессе нагула рыбу содержат в садках из ячеистой сетки, открытой для свободного водообмена со средой и очистки садков от несъеденного корма и фекалий. За последние несколько лет мелкие лососевые фермы были потеснены горсткой крупных, вертикально интегрированных компаний, которые используют интенсивные методы культивирования, подобные выращиванию птицы (Asche et al., 2016; Torrissen et al., 2011). Мировая индустрия лосося производит более 2 миллионов тонн рыбы каждый год, которые потребляют миллионы людей из Европы и Соединенных Штатов, Японии, с возрастающей популярностью, в Западной и Юго-Восточной Азии (FAO, 2018; FAO GLOBEFISH, 2018). Лидерами производства являются Норвегия и Чили, США находятся на 7 месте (Undercurrents News, 2018).

Введение

В данной статье речь пойдет о производстве в США, где Атлантический лосось наиболее ценный вид товарной морской рыбы. В 2015 году продажи лосося достигли 88 млн.$ (NOAA, 2017). Морские садки для товарного выращивания лосося располагаются только в штатах Мэн и Вашингтон. В администрации и среди рыбоводов растет интерес к перемещению ферм на материк или, напротив, дальше в оффшорные области (федеральные воды). Это позволит частично восполнить дефицит торговли морскими продуктами на сумму 14 млрд. $ (NOAA, 2017), стимулирует экономическую активность и потенциально минимизирует некоторые экологические проблемы, связанные с расположением садков рядом с берегом (Rust et al., 2014). В настоящее время Атлантического лосося не выращивают в федеральных водах США.

Ключевой проблемой аквакультуры лосося и потенциальным препятствием к её дальнейшему росту являются заболевания (Lafferty et al., 2015; Stentiford et al., 2017). Распространение основных заболеваний лосося на фермах зависит от региона и времени года. В Вашингтоне, встречаются фурункулез (Aeromonas salmonicida), пожелтение рта (Tenacibaculum maritimum), вибриоз (Vibrio spp.), риккетсиальный синдром лосося (SRS) (Piscirickettsia salmonis), инфекционный гематопоэтический некроз (вирус IHNV) (Washington Department of Fish and Wildlife). Рыбу вакцинируют от вируса IHNV, Vibrio spp. и аэромонад Aeromonas salmonicida; однако, вакцинированная рыба может подвергаться клиническому течению болезни. Отсутствуют вакцины от SRS и пожелтения рта, и единственная опция это обработка тетрациклином (Washington Department of Fish and Wildlife). В Мэне зарегистрировано бактериальная почечная инфекция (Renibacterium salmoninarum) и заражение эктопаразитами морскими вшами (Lepeophtheirus salmonis). Подобные заболевания существуют и в других регионах, где выращивают лосося. Инфекционная анемия лосося (ISA) стала виной колоссальных потерь рыбы в Приморских провинциях Канады (1990-е годы) и Чили (2000-е годы). Хотя совершенствование управлением фермами значительно сократило вспышки этого заболевания в обоих регионах, его потенциальное возвращение к прежнему уровню волнует производителей. В Норвегии встречаемость инфекционного панкреатического некроза (IPN, связан с заражением вирусом панкреатического некроза) сильно снизилась за последние два десятилетия, тогда как панкреатическая болезнь (PD, связана с альфавирусом лососевых) демонстрирует обратную динамику и преобладает среди вирусных заболеваний (Hjeltnes et al., 2018). Аналогично, бактериальные инфекции, традиционно встречающиеся на Норвежских лососевых фермах (Lillehaug et al., 2003), фурункулез (Aeromonas salmonicida), холодноводный вибриоз (Vibrio salmonicida), и вибриоз (Vibrio anguillarum), хорошо контролируются, тогда как другие бактериальные инфекции, иерсиниоз (Yersinia ruckeri) и зимняя язва (Moritella viscosa), также как и паразитарные морские вши остаются серьезной проблемой для индустрии (Hjeltnes et al., 2018).

В аквакультуре интенсивного типа производители и ветеринары располагают широким набором методов контроля заболеваний, включая лекарственные корма с антибактериальными и антипаразитарными добавками, химические ванны, вакцины для определенных заболеваний, использование рыб чистильщиков (Labridae) для удаления морских вшей с лосося, механические методы временного изменения температуры и солености для борьбы с эктопаразитами, наилучшими практиками ведения хозяйства и биологической безопасности (Noga, 2011). В Соединенных штатах, Канаде и Европе для использования в аквакультуре зарегистрировано относительно небольшое количество антибактериальных агентов. К их числу относятся классы антибиотиков: макролиды (эритромицин), β-лактамы (амоксициллин), фениколы (флорфеникол), тетрациклины (окситетрациклин), хинолоны (оксолиновая кислота), фторхинолоны (флумекин) и потенцированные сульфонамиды (сульфадиметозимоксин), триметопримаксин / орметоприм (Lunestad and Samuelsen, 2008; Metcalfe et al., 2008; Treves-Brown, 2013). В США одобрены лишь окситетрациклин, флорфеникол и сульфадиметозимоксин/ орметоприм, которые оставляют относительно мало вариантов борьбы фермерам. Эти препараты относятся к семействам, включенным Всемирной Организацией здравоохранения (WHO) (WHO, 2017b) и Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США (FDA, 2003) в список «критически важных» или «жизненно важных» для лечения человека.

Особую озабоченность в связи практикой антибактериальной терапии вызывает развитие устойчивости бактерий, возникновение генов устойчивости к антибиотикам в микробиоме окружающей среды, в бассейнах и у человека. Развитие антибактериальной устойчивости  является древним, предсказуемым и естественным процессом среди бактерий (Aminov and Mackie, 2007; D’Costa et al., 2011). Однако текущее масштабное вовлечение антибиотиков в жизнь человека и ветеринарную практику, выращивание наземных животных, сельское хозяйство и аквакультуру, является драйвером отбора и эволюции устойчивости (Marshall and Levy, 2011). В Норвегии практикуется снижение использования антибиотиков через вакцинацию или совершенствование управлением хозяйством (Grave et al., 1999; Simonsen et al., 2013). Здоровье рыб имеет важное значение, потому что оно взаимосвязано со здоровьем человека, животных и всей экосистемы. Эта концепция презентуется как «Одно здоровье» (Zinsstag et al., 2015) и она очень уместна применительно к здоровью животных и антибактериальной обработке (Cabello et al., 2016; Robinson et al., 2016).

Эмамектин бензоат (EB) антипаразитарное средство используется для обработки рыб от морских вшей, которые паразитируют на Атлантическом лососе в некоторых регионах. EB, известный под коммерческим названием SLICE®, единственный препарат данного типа, одобренный в США. Другим практикуемым в Америке средством от морских вшей являются ванны с перекисью водорода. Эмамектин бензоат токсичен для водных животных, биологически подобных морским вшам, таких как крабы и лобстеры (Tucca et al., 2014). Риск отравления нецелевых видов возрастает, вследствие медленного разложения и потенциального накопления EB в среде, окружающей лососевую ферму (Benskin et al., 2016). Регулярная обработка эмамектином бензоата или схожими веществами в странах с развитой аквакультурой лососевых привела к появлению популяций морских вшей, устойчивых к этим препаратам (Aaen et al., 2015; Lees et al., 2008). Заражение морскими вшами и низкая эффективность антипаразитарных средств, включая EB, рассматривается как серьезный вызов лососевым компаниям по всему миру. Присутствие морских вшей также облегчает заражение бактериями и заставляет прибегать к антибиотикам (Cabello and Godfrey, 2019). Например, в докладе 2016 года о здоровье лосося в Норвегии возрастание операционных затрат связывали с частой и дорогой обработкой ферм от морских вшей (Hjeltnes et al., 2017). В 2011 году затраты и потери Норвежских лососевых ферм, связанные с морскими вшами, оценили в 9% прибыли (Abolofia et al., 2017).

В статье освещена практика использования ветеринарных препаратов в садковой аквакультуре лосося в США. Авторы работы предполагают, что антимикробная терапия в США проходит аналогично Европейским странам, где распространены лососевые фермы. Для проверки этой гипотезы авторы собрали и обработали данные государственных агентств США по контролю за выращиванием лосося и обороту ветеринарных препаратов, а также других стран. Кроме того, проведено сравнение использования лекарств при выращивании лосося и наземных животных в США, обсуждается федеральная политика, касающаяся антибактериальной обработки и устойчивости.

2. Материалы и методы

2.1. Обзор и сфера применения

Авторы работы собрали данные о производстве Атлантического лосося и применении ветеринарных препаратов от государственных и федеральных агентств, сайтов, онлайн баз данных, личных контактов. Сбором данных занимались с ноября 2017 по май 2018 годы и охватывали период с 2003 по 2017 годы. В работе авторы сосредоточились на морской садковой культуре Атлантического лосося, которая находится в штатах Мэн и Вашингтон. Другие виды Лососевых исключены, например, пресноводная форель, потому что её методы выращивания отличаются от Атлантического лосося. Кроме того, ввиду незначительной представленности, производство лосося в наземных рециркуляционных системах также исключено из исследования.

2.1.1. Вашингтон

В ходе исследования, лосося выращивали в 8 областях, расположенных в 4 географических прибрежных регионах Вашингтона (Рис. 1). Хозяйства насчитывали всего 102 садка и произвели за период исследования 14470 метрических тонн рыбы (Таблица A.1). Каждая ферма имела 8-20 квадратных садков, организованных в сеть. Две области в Вашингтоне, Deepwater Bay и Rich Passage, имели наибольший объем производства. Каждый из этих районов располагал тремя местами, организованными в кластеры. В Deepwater Bay каждый кластер отстоял один от другого на 250-400 метров, а в Rich Passage – 200-800 метров. Дистанция между участками установки садков является фактором трансмиссии инфекции, однако в данной работе взаимосвязь между плотностью установки садков и использованием ветеринарных препаратов не изучалась.

Рисунок 1. Карта мест культивирования Атлантического лосося A) Вашингтон и B) Мэн, США в ходе исследования
Рисунок 1. Карта мест культивирования Атлантического лосося A) Вашингтон и B) Мэн, США в ходе исследования

Данные о производстве и использовании ветеринарных препаратов получены из Управления экологией Вашингтона посредством онлайн портала «Информационная система выдачи разрешений и отчетности по качеству воды (PARIS)» (Washington Department of Ecology, 2018). Портал доступен для поиска по номеру разрешения Национальной системы устранения сбросов загрязняющих веществ (NPDES) и предоставляет спутниковые снимки ферм, заявки на разрешения, переписку между DE и соискателем разрешения, а также отчеты о соответствии. Держатели разрешений от DE ежемесячно докладывают о биомассе лососевых, расходе корма и использовании лекарственных кормов. Однако данные о техническом уровне садков не сообщаются. Ежемесячные доклады с 2012 по 2017 годы доступен в excel формате (Microsoft, Redmond, WA). База данных приведена в приложении.

Общая биомасса выращенного лосося за определенный производственный цикл не приводится в надзорных отчетах. Для оценки общей биомассы авторы впервые применили кормовой коэффициент перевода (FCR) для каждого производственного цикла. Они использовали общую массу вносимого корма в процессе производственного цикла и FCR для оценки набираемой биомассы рыб в садках. Затем складывали биомассу в нагуле с биомассой посадочного материала и получали общую биомассу. Концентрации вносимых ветеринарных препаратов (г/массу корма) известна для 2012-2014 годов, но не 2015-2017 годов, поэтому, предполагалось, что концентрация за пропущенные годы аналогичны известным прошлым значениям. Согласно имеющейся информации, антипаразитарные препараты не вносили в Вашингтоне, а о производстве или использовании лекарственных препаратов на стадии выращивания в пресной воде неизвестно. Данные о производстве недоступны с 2003 по 2010 годы в Вашингтоне. Для оценки объема производства лосося в Вашингтоне авторы отняли значение производства Атлантического лосося в Мэне (Maine Department of Marine Resources, n.d.) от всего объема производства Атлантического лосося в США (NOAA, 2017). Эти возможно, потому что два региона вносят основной вклад в производство. Объем производства в Вашингтоне рассчитали усреднением значений 2010 и 2012 годов.

2.1.2. Мэн, США

В Мэне, Атлантического лосося выращивают в 9 точках, расположенных в четырех регионах, которые вкраплены среди мелких островов и бухт (Рисунок 1). К этим регионам относятся залив Кобскука на Американо-Канадской границе, залив Восточный, бухта Макиас и Лебединый остров (Swans Island). Три места в заливе Кобскук расположены на расстоянии 1200-4100 метров друг от друга, четыре места в бухте Макиаса расположены в 300 метрах друг от друга, один из которых удален от остальных на 1000 метров. Три места около Лебединого острова расположены на расстоянии от 300 до 9700 метров друг от друга, и три места в Восточной бухте расположены на расстоянии 1000 до 1700 метров друг от друга. Всего в Мэне установлено 193 садка (Таблица А.2). Хозяйства насчитывали от 5 до 21 цилиндрических садка, выстроенных в сети.

Данные в Мэне получены от Управления морскими ресурсами (DMR) и Управления охраной окружающей среды (DEP). DMR ведет карту Аквакультуры в Мэне, онлайн картирование с основной информацией об арендаторах и лицензиях (Maine Department of Marine Resources, 2018). DEP предоставляет данные о производстве Атлантического лосося с 1989 по 2010 годы, использованию ветеринарных препаратов с 2001 по 2008 годы (Maine Department of Marine Resources, 2009, n.d.). У агентств ежемесячно запрашивали данные о количестве рыбы, средней массе рыбы и использовании ветеринарных препаратов (антибиотиков и антипаразитарных средств), вносимой концентрации и продолжительности лечения (дни), причину и методы лечения (ванны, лечебные корма) с 2014 по 2017 годы. Данные собирали от каждого садка и суммировали по каждому отдельному хозяйству (месту), потому что внесение препаратов распространялось на все садки на участке. Базы данных приведены в приложении.

Биомассу определяли умножением числа рыб на среднюю массу тела. Данные о производстве недоступны с 2012 по 2017 годы. Авторы вычитали объемы производства Атлантического лосося в Вашингтоне из общего объема производства в США и оценивали объем производства в Мэне (FUS 2016). Значения в 2011 году получали усреднением данных 2010 и 2012 годов. Данные с 2013 по 2015 годы усредняли для получения представления о производстве в не отчетные годы (2016 и 2017 годы).

2.1.3. Скот и птица в США

Авторы собрали данные о производстве и медикаментозном лечении коров, свиней, бройлеров и индюшек, и сравнили их с данными для Атлантического лосося. Объемы производства скота и птицы получены через Министерство сельского хозяйства США (USDA, 2017). Данные о продажах лекарств для скотины и птицы предоставлен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA, 2018) как требует закон о сборах за употребление лечебных препаратов для животных. В 2016 году, FDA приступило к продажам ветеринарных препаратов для крупного рогатого скота, свиней, кур, индеек и «прочих» категорий животных, которые не включены в список «кормовых» животных (собаки, лошади), других видов (перепела), аквакультуры. Путем сравнения продаж тех или иных ветеринарных препаратов производствам, авторы определили видоспецифичность использования этих средств (Таблица А.4 (FDA, 2003)).

2.2. Международная аквакультура лосося

Данные о производстве Атлантического лосося и использовании антибиотиков собраны в марте 2018 года из различных источников. Авторы изучили доклады программы «Monterey Bay Seafood Watch», посвященные выращиванию лосося (Seafood Watch, 2018), использовали их и онлайн библиотеку Google Scholar для определения первоисточников. Норвегия и Чили предлагают всеобъемлющие доклады о выращивании лосося и практике использования ветеринарных препаратов. В Норвегии, с 1971 года ведется открытая статистика выращивания рыбы в аквакультуре (Fiskeridirektoratet, n.d.), а с середины 1980-х годов – о потреблении лекарственных средств в аквакультуре (Bangen et al., 1994; Norwegian Institute for Public Health, n.d.; Simonsen et al., 2016). В Чили, данные о производстве лосося и использовании ветеринарных препаратов доступны с 2005 по 2017 годы (SERNAPESCA, 2018). В Канаде, на эти темы с 1995 по 2015 годы публикуются ежегодные обзоры индустрией лосося Британской Колумбии (BCSFA, 2016), обществом исследователей с 2003 по 2011 годы (Morrison and Saksida, 2013), появление новых препаратов освещается министерством сельского хозяйства Британской Колумбии в сотрудничестве с Seafood Watch (Seafood Watch, 2017a). Данные из Атлантической Канады менее ясные, они получены путем компиляции нескольких источников Seafood Watch (Seafood Watch, 2016), информация о применении антибиотиков собрана с 2012 по 2015 годы. Они охватывают всю Атлантическую Северную Америку, включая Мэн (Seafood Watch, 2016). Поэтому, для оценки использования препаратов в Атлантической Канаде авторы вычитали данные из Мэна от общих данных. Специально для Seafood Watch, Шотландское агентство охраны окружающей среды представило данные о применении лекарств с 2006 по 2016 год (Seafood Watch, 2017b). Их оцифровали в программе GraphClick (v. 3.0.3, Arizona). Производство лосося в Шотландии рассчитано Шотландским правительством (Munro and Wallace, 2017). Данные о странах, где многочисленных лососевых выращивают в морской среде, объединены.

2.3. Программное обеспечение

Данные хранили и анализировали в программе Excel, графики строили в программе Prism (v.7, GraphPad, La Jolla, CA). Карты расположения лососевых ферм строили в программе ArcGIS (ESRI, Redlands, CA).

Результаты

3.1. Выращивание Атлантического лосося и ветеринарные препараты в Вашингтоне

На рисунке 2 представлен график ежемесячного изменения биомассы Атлантического лосося и использовании препаратов в течение шести лет на 8 фермах (всего 21 производственный цикл). Нагульный период составляли чуть меньше двух лет, а садки вновь зарыбляли через 2-4 месяца боронования (fallowing period). Действительные объемы производства схожи с разрешенными объемами производства Национальной системы устранения сбросов загрязняющих веществ (NPDES) (Таблица А.1). Средний коэффициент перевода корма составил 1.5±0.4 в течение 30 производственных циклов. Отсутствовала корреляция FCR с использованием лекарств в ходе производственного цикла. На Рисунке А.5. представлены дополнительные данные о производстве и использовании ветеринарных препаратов с января 2018 по сентябрь 2019 годы.

Антибактериальные препараты (флорфеникол, сульфадиметоксин и орметоприм в смеси 5:1 и окситетрациклин) вводили в составе корме (Таблица 1). Антибиотик использовали в 93% (26 из 28) производственных циклов (Рисунок 2). Случаи заболеваний заметны по кластерам месяцев, где вносились антибиотики (Рисунок 2). Флорфеникол или сульфадиметоксин/орметоприм регулярно вносили после зарыбления садков, включая некоторые месяцы, когда эти антибиотики использовали одновременно. Сульфадиметоксин/орметоприм применяли чаще в летние месяцы, окситетрациклин летом и осенью, тогда как флорфеникол не имел сезонной привязки (Рисунок А.1).

Флорфеникол, сульфадиметоксин/орметоприм и окситетрациклин разрешены к использованию NPDES в дозировке 10, 50 и 75 мг/кг массы рыбы, соответственно, в течение 10 дней (флорфеникол и окситетрациклин) и 5 дней (сульфадиметоксин/орметоприм) (Таблица 1).

3.2. Выращивание Атлантического лосося, ветеринарные и антипаразитарные препараты в Мэне

На рисунке 3 представлен график ежемесячного изменения биомассы Атлантического лосося и использовании препаратов в течение четырех лет, с 2014 по 2017 годы, на 13 фермах (всего 17 производственный цикл). Нагульный период составляли 20-28 месяцев, а садки вновь зарыбляли после боронования ложа (5-12 месяцев). В качестве антибиотика в Мэне использовали только окситетрациклин, который вносили в составе корма для лечения бактериальной почечной инфекции (Таблица 1). Перед антибактериальной обработкой рыбоводы идентифицировали патоген, проводили тест на лекарственную чувствительность и публично уведомляли о лечении (Sebastian Belle, личные наблюдения). С 2014 по 2017 годы окситетрациклин вносили в 24% (5/21) производственном цикле. Согласноe Sebastian Belle (личные наблюдения), с 2003 по 2017 год этот антибиотик использовали в 8% (13/166) производственных циклах.

Рисунок 3. Биомасса лосося по месяцам в Мэне (метрические тонны, черные линии, левая ордината) и использование ветеринарных препаратов (кг, окрашенные точки, правая ордината) на 13 фермах. С апреля 2014 (месяц 4) по декабрь 2017 (месяц 48)
Рисунок 3. Биомасса лосося по месяцам в Мэне (метрические тонны, черные линии, левая ордината) и использование ветеринарных препаратов (кг, окрашенные точки, правая ордината) на 13 фермах. С апреля 2014 (месяц 4) по декабрь 2017 (месяц 48)

Отмечен сезонный паттерн внесения антибиотика с 2014 по 2017 год, с преобладанием в летние месяцы (Рисунок 2А). Курсы обработки длились 8 дней (стандартное отклонение 4 дня; диапазон 2-15 дней), дозировка 70±15 мг/кг массы рыбы в день (Таблица 1).

Таблица 1. Ветеринарные препараты в лососевой аквакультуре Мэна и Вашингтона, США.

Препарат a Способ введения Доза (мг/кг рыбы*день) b Продолжительность (дни) Активный ингредиент (г/кг корма) b,d Период выведения (дни) Заболевание
Вашингтон
Флорфеникол корм 10 10 0.66 15 Бактериальные патогены
Сульфадиметоксин/орметоприм корм 50 5 5 Фурункулез, вибриоз, миксобактериоз и другие бактериальные патогены
Окситетрациклин корм 75 10 11
Мэн
Окситетрациклин корм 70±15 8±4 2.8-11.9 Бактериальное заболевание почек
Эмамектинбензоат корм 0.044±0.01 6±3 0.0016-0.0056 60 Морские вши
50% перекись водорода корм 1200-1750 c 1 1200-1750 0 Морские вши
35% перекись водорода корм 1750 c 1 1750 0 Морские вши

a – названия Aquaflor = флорфеникол; Romet 30 = сульфадиметозимоксин — орметоприм; Terramycin 200 = окситетрациклин; SLICE = эмамектинбензоат; Interox Paramove 50 = 50% перекись водорода; Perox-Aid = 35% перекись водорода.

b – Рекомендованная доза в Вашингтоне, согласно NPDES. В Мэне, доза рассчитана на основе типа антибиотика и продолжительности обработки, количества рыбы в садках, средней массы рыбы. Эта доза согласуется с одобренной дозировкой.

c – в мг/л

d  — перевод к г/фунт (g/lb.): Aquaflor (0.3 g/lb); Romet-30 (2.27 g/lb); Terramycin 200 (5 g/lb. WA, 1.3–5.4 g/lb. ME)

Против морских вшей применяли корм с эмамектинбензоатом (SLICE®), а позднее с последующей обработкой в ванной с перекисью водорода, но не совместно (Таблица 1). Перед антипаразитарной обработкой патоген идентифицировали и проводили тест на лекарственную чувствительность. Хозяйства в заливах Кобскук и Макиас чаще подвергались обработке против морских вшей, чем другие фермы. Эмамектинбензоат использовали в 62% производственных циклах (13/21) с 2004 по 2017 годы, всего затрачено 4.5 кг активно ингредиента. От Sebastian Belle (личные наблюдения) получены дополнительные сведения за 2003-2017 годы, когда эмамектинбензоат вносили в 28% (46/166) производственных циклов. Дозировка аналогична одобренных INAD 0.05 мг/кг массы рыбы в день (US Fish and Wildlife Service, n.d.) и средняя продолжительность использования составила 6 дней (стандартное отклонение 3 дня; диапазон 1-11 дней) (Таблица 1). Перекисью водорода обрабатывали в те месяцы, когда использовали эмамектинбензоат, в концентрации  1200-1750 мг/л. В применении этих средств отсутствовал сезонный паттерн (Рисунок А.2).

3.3. Мировое производство лосося и антибактериальная терапия

В 2016 году в мире израсходовано 382500 кг антибиотиков (Таблица 2). Это наиболее ранний год, когда удалось собрать данные со всех производящих регионов. Чаще других использовали флорфеникол (318558 кг в 2016 году), и 80% его вносили в Чили. На рисунках А.3 и А.4, и таблицах А.5 и А.7 приведены данные статистики, использования антибиотиков по регионам с 2003 по 2017 годы. За недавние три года (2014-2016) лососевая аквакультура США внесла вклад в ежегодное производство на уровне 0.8%±0.1% и использовала 1.2%±0.6% антибиотиков. За аналогичный период времени Норвегия и Чили произвели 53%±3% и 35%±3% лосося, и использовали 0.06%±0.02% и 96%±0.09% антибиотиков, соответственно.

Таблица 2. Использование антибиотиков (кг) при выращивании лосося по странам, 2016

Класс препарата США Канада Шотландия
Мэн Вашингтон Атлантическая Канада Британская Колумбия
Макролиды
Эритромицин неизвестно
Амфениколы
Флорфеникол 57 неизвестно 2727 76
Оксолиновая кислота
Тетрациклины
Окситетрациклин 1946 5634 неизвестно 2396
Потенцированные сульфаниламиды
Сульфадиазин / триметоприм неизвестно
Сульфадиметоксин / орметоприм 194 95
Всего 1946 5885 2343 5218 76

a – общая масса внесенных антибиотиков доступна для Атлантической Канады, но недоступна дифференцировка по типу препарата. n/a = нет данных за предшествующие годы (2012–2014)

На рисунке 4 приведены данные о внесении антибиотиков (общие затраты препарата (мг) к общему производству лосося (кг)) для основных стран производителей. Норвегия, Шотландия, Британская Колумбия и Мэн достигли серьезного прогресса в снижении антибактериальной терапии. Производители в Мэне не использовали антибиотики с 2006 по 2016 или 2017 годы. Вашингтон имел самое высокое потребление антибиотиков в 2012, 2013 и 2016 годах. Недостаточно данных по Атлантической Канаде, однако известно, что использование антибиотиков в этом регионе падало с 2013 по 2016 годы (Рисунок А.3).

Рисунок 4. Использование антибиотиков (мг/кг массы рыб) по странам или штатам США (2003–2017). Рассчитана делением ежегодного значения внесенных антибиотиков на ежегодное производство (данные в таблицах А.5 – А.7). Данные по Норвегии основаны на всех видах культурной рыбы, а по Чили – только на основе Лососевых (Атлантический лосось, Кижуч, Радужная форель). Лосось составляет примерно 95% всей выращиваемой рыбы в Норвегии и Чили
Рисунок 4. Использование антибиотиков (мг/кг массы рыб) по странам или штатам США (2003–2017). Рассчитана делением ежегодного значения внесенных антибиотиков на ежегодное производство (данные в таблицах А.5 – А.7). Данные по Норвегии основаны на всех видах культурной рыбы, а по Чили – только на основе Лососевых (Атлантический лосось, Кижуч, Радужная форель). Лосось составляет примерно 95% всей выращиваемой рыбы в Норвегии и Чили

В таблице А.3 сравниваются масштабы распространения антибактериальной терапии по странам с 2003 по 2017 годы. Авторы отмечают постоянное снижение использования определенных антибиотиков и возрастания использования других классов антибиотиков. Например, в Британской Колумбии за последнее десятилетие снизилось внесение окситетрациклина и сульфадиметоксина/орметоприма, и возрастание распространенности флорфеникола. Чилийская промышленность постепенно отказывается от оксолиновой кислоты и флумекина, и переходит на флорфеникол. Снижение распространенности антибактериальной терапии в Шотландии происходит через отказ от окситетрациклина.

3.4. Сравнение производства и распространения антибиотиков в животноводстве и лососевой аквакультуре США

В 2016 году животноводство США потребило 13639 метрических тонн антибиотиков (Таблица 3). Для лечения крупного рогатого скота, свиней, птицы и индеек расходуют 49, 26, 16 и 8% антибиотиков, соответственно. Аквакультура Атлантического лосося использует 0.057% ветеринарных препаратов и производит 0.031% продукции животноводства по массе.

Таблица 3. Выращивание сельскохозяйственных животных в США и использование антибиотиков (метрические тонны), 2016

Вид Масса живого Затраты антибиотиков Затраты антибиотиков (%)
Коровы 18,222,708 6727 49
Свиньи 15,600,494 3559 26
Курица 25,999,221 2209 16
Индейка 3,434,154 1136 8
Атлантический лосось, всего 19,715 7.83 0.057
Атлантический лосось, Вашингтон 6917 5.89 0.043
Атлантический лосось, Мэн 12,798 1.95 0.014
Всего 63,276,291 13,639 100

a –лосось входит в топ четырех разводимых видов животных в США. Ценность животного оценена не на основе действительного использования, а на основе затрат антибиотиков на них

Примерно 8000 метрических тонн важных для медицины препаратов продано в США в 2016 году для нужд животноводства. Термином «важные для медицины» Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов называет классы препаратов, играющих важную роль в медицине человека (FDA, 2003). На выращивание крупного рогатого скота, свиней, индеек и птицы расходуется 45, 39, 9 и 6% важных для медицины препаратов. Выращивание Атлантического лосося в США требует 0.098% этих препаратов. Наиболее распространены в животноводстве тетрациклины (Таблица А.4).

Обсуждение

4.1. Антибактериальная терапия и устойчивость

Устойчивость к антибиотикам является серьезной проблемой здоровья населения, которая возникает вследствие чрезмерного или неправильного использования препаратов в аквакультуре, растениеводстве, медицине (Ferri et al., 2017). Значимость этой проблемы с точки зрения здоровья человека невозможно переоценить. В 2016 году неудачная антибактериальная терапия привела к 700000 смертельным случаям по всему мру и к 2050 году это число достигнет 10000000 (Review on Antimicrobial Resistance, 2016). Многие антибиотики в аквакультуре относятся к классам критически важных для медицины человека (FDA, 2003; WHO, 2017b). При этом, их использование сопровождается проведением теста на лекарственную чувствительность (Cabello, 2006; Cabello et al., 2013; Sapkota et al., 2008; Watts et al., 2017). Вклад аквакультуры в потребление антибиотиков хорошо изучено для основных стран производителей лосося (Cabello et al., 2013; Miranda et al., 2018; SERNAPESCA, 2018; Smith et al., 2010). Общеизвестно, что Норвегия, крупнейший производитель лосося, практически полностью отказалась от антибиотиков, тогда как Чили, вторая по объемам производства страна, лидирует по использованию антибиотиков. В США, информацию об этом, вплоть до появления настоящего исследования, ранее не фиксировали или не сообщали. Антибактериальная терапия более активно проводят в Вашингтоне, чем Мэне, и степень использования препаратов на произведенного лосося в Вашингтоне выше, чем в ряде других регионов.

Важным элементом национальной политики по проблеме антибактериальной устойчивости является наблюдение, мониторинг и фиксация внесения антибиотиков в корм животным (WHO, 2017a). Для многих видов в аквакультуре существует недостаток этих сведений  (Henriksson et al., 2017). Рыбоводы доложили о внесении антибиотиков, и по этим данным стало известно, что лососевая аквакультура потребила 398 тонн (2016 год), тогда как всего для производства крупного рогатого скота и птицы в США продано 13631 тонна антибиотиков  (FDA, 2018). Всего наземное животноводство потребило 63000 тонн препаратов  (Van Boeckel et al., 2015). Между препаратами для аквакультуры и наземных животных существует большая разница, поэтому сравнение объемов использования антибиотиков между этими двумя группам следует проводить с осторожностью (Henriksson et al., 2015). Рыбу подвергают антибактериальной терапии, но не обрабатывают препаратами для ускорения роста. Которые ранее были одобрены в США. Оральное введение антибиотиков с кормом создает много проблем в аквакультуре по сравнению с наземным животноводством, что связано с особенностями водной среды и физиологией рыб.

Потенциальное возрастание расхода антибиотиков при обработке морских рыб обусловлено снижением биодоступности препарата в морской воде. Тетрациклины связывают кальций и магний в морской воде, поэтому их абсорбция в рыбе снижена (Lunestad and Goksøyr, 1990). Эти препараты попадают в окружающую среду с несъеденным кормом и фекалиями, либо как водорастворимая фракция через жабры, с мочой и фекалиями. Примерно 80% антибиотиков в аквакультуре попадают в окружающую среду с неизменной активностью (Cabello et al., 2013). Когда водорастворимая фракция растворяется в воде, основная доля препарата, в составе органической материи (корм, фекалии и т.д.) оседает на морское дно. Количество оседающего на дно антибиотика зависит от доли несъеденного корма и фармакокинетики препарата (степень абсорбции, метаболизм и пути выведения). Если фармакокинетика и метаболизм низкие, значительная часть внесенного лекарства удаляется через печень и желчь в кишечник. При его хорошем связывании с органической материей, фекалии могут иметь концентрацию антибиотика выше, чем изначально имел лечебный корм. В донном осадке сохранение антибиотика зависит от растворимости в воде, аффинности с органическими частицами, фотостабильности, микробного и химического разложения (Lunestad et al., 1995; Samuelsen et al.,1994). Связанный с мелкими, медленно тонущими органическими частицами, антибиотик может переноситься на большие расстояния перед осаждением (Buschmann et al., 2012; Capone et al., 1996). Например, в Норвегии после обработки прибрежных садков от морских вшей отмечено присутствие антипаразитарного препарата на расстоянии 1 километра от фермы. Соединение определяли специальными ловушками твердых частиц с детекторами (Samuelsen et al., 2015). Остатки оксолиновой кислоты обнаружены в дикой рыбе, ракообразных и двустворчатых моллюсках около двух лосевых ферм в Норвегии, где в составе корма применяли антибиотик (Samuelsen et al., 1992).

Практика антибактериальной терапии на лососевых фермах потенциально формирует места селекции и зарождения новых устойчивых штаммов бактерий, новых наборов генов устойчивости в окружающей среде и культурной рыбе (Cabello et al., 2016; Higuera Llantén et al., 2018). Гены устойчивости могут приобретаться подвижными генетическими структурами, плазмидами и интегративными конъюгативными элементами (ICE), которые обеспечивают горизонтальный перенос генов между бактериями (Cabello et al., 2013). Остатки антибиотиков, даже в концентрациях ниже ингибирующих, стимулирует мутагенез, генетическую рекомбинацию в интегронах и горизонтальный перенос генов, повышают генетическую вариативность и ведут к возникновению новых комбинаций генов устойчивых к антибиотикам (Friman et al., 2015; ter Kuile et al., 2016; You and Silbergeld, 2014). Более того, использование антибиотиков в лососевой аквакультуре ускоряет селекцию и захват рыбой и патогенами человека новых генов устойчивости, которые присутствуют в ещё неисследованном морском резистоме (совокупности генов антибиотикорезистентности и их предшественников у микроорганизмов) (Cabello et al., 2017; Fonseca et al.,2018). Эти опасения не специфические для аквакультуры лосося и справедливы для любых типов животноводства, где практикуется антибактериальная терапия.

Утечка антибиотиков из ферм приводит к селекции антибиотикорезистентности бактерий окружающей среды (Bravo, 2012), патогенов рыб (Sørum, 2006), биоты морского осадка (Buschmann et al., 2008; Shah et al., 2014), возможных патогенных бактерий человека (Aedo et al., 2014; Buschmann et al., 2012; Heuer et al., 2009). Исследование в Вашингтоне позволило обнаружить остатки антибитиков и устойчивых бактерий в осадке около лососевых ферм (Capone et al., 1996; Herwig et al. 1997). Заболевания человека, обусловленные мультирезистентными бактериями, редко связаны с поеданием морских продуктов. Эпидемиологическое исследование в Эквадоре показало, что поедание сырой рыбы (неизвестно культурной или дикой) вызывает заражение мультирезистентным штаммом Vibrio cholerae (отношение шансов: 10.0, доверительный интервал: 1.2–85.6) (Weber et al., 1994). Мультирезистентная и потенциально патогенная бактерия выделена в морепродуктах в Бразилии (Teophilo et al., 2002), Индии (Das et al., 2019), Нигерии (Igbinosa et al., 2019), Филиппинах (Tendencia and de la Peña, 2001) и Таиланде (Petersen and Dalsgaard, 2003). Исследователи обнаружили несколько генетических элементов, дающих устойчивость к хинолонам, тетрациклинам и β-лактамам, которые распределяются между водными бактериями, патогенами рыб и патогенами человека, и они происходят из водной среды (Cabello et al., 2013). Настоящая работа не позволяет адекватно оценить, как повлияет антибактериальная терапия и развитие устойчивости на лососевых фермах на здоровье работников и местных жителей. Хотя, ранее эта проблема решалась для наземных животных (Casey et al., 2015; Hatcher et al., 2016).

4.2. Здоровье рыб и контроль заболеваний

Затраты на контроль заболеваний в аквакультуре каждый год обходтся миру в 6 млрд.$ (World Bank, 2014). Крупнейшая вспышка инфекции возникла в 2007 году в Чили. Вследствие инфекционной анемии лосося (ISA), чилийская аквакультура потратила 2 млрд.$ и потеряла 20000 рабочих мест (World Bank, 2014). Даже в условиях высокой биологической безопасности и хорошем управлении водная среда остается плодородной почвой для возникновения заболеваний, обусловленных традиционным или появившимся агентом. Это особенно характерно для ситуации, когда рыба находится под действием постоянного стресса в течение всего производственного цикла.

Наилучшие практики управления для профилактики и контроля инфекций подробно изложены ранее (Belle and Nash, 2009). Они включают благоразумный выбор места для обеспечения адекватного водного обмена, относительно благоприятные погодные условия, отсутствие вспышек цветения воды и/или возрастания численности хищников, адекватная глубина воды и профиль дна, высококачественный рацион питания, эффективные методы распределения корма и мониторинг его потребления, ротация мест культивирования на производственной площади, включая оставление отдельным мест незанятыми (боронование) на определенный период. Биологическая безопасность предусматривает контроль вылова и зарыбления, управление популяцией без смешивания когорт, избегания совместного использования оборудования, в том числе, лодок при посещении разных производственных районов. Многие из этих аспектов находятся за пределами требований государственных нормативов, и возникают под влиянием интересов корпораций и отрасли. Например, отраслевая группа Global Salmon Initiative (GSI) поставила цель, что все её члены к 2020 году получат сертификаты Aquaculture Stewardship Council (GlobalSalmon Initiative, 2018). Это пример рыночного регулирования, стремление соблюдать международных стандартов при контроле третьей стороны (Henriksson et al., 2017; Jonell et al., 2013).

Помимо биологической безопасности, другие страны могут извлечь урок Норвегии в постепенном отказе от антибактериальной терапии. Эта страна имеет богатый опыт контроля инфекций, что в свою очередь, позволяет реже прибегать к антибиотикам. С 1987 года отмечается тенденция к снижению использования антибиотиков в аквакультуре (Grave et al., 1999; Simonsen et al., 2013). Основной причиной является введение эффективных вакцин с добавлением масляных адъювантов против основных бактериальных агентов, в совокупности с дополнительными факторами, зонированием и размещением ферм для избегания горизонтального переноса инфекции, использованием производственных систем ‘all-in-all-out’ с обязательным периодом боронования между годовиками (Midtlyng et al., 2011; Sommerset et al., 2005). Норвегия и другие страны производители продолжают бороться с морскими вшами (Hjeltnes et al., 2017).

Выращивание рыб в относительно свободной от инфекций среде и использование здорового маточного стада является другим путем снижения давления инфекций на аквакультуру. Как только рост производства в прибрежных водах ограничился, появился интерес к наземным, замкнутым системам, где горизонтальный перенос инфекций между дикой и культурной рыбой исключен (Summerfelt and Christianson, 2014). Использование специфической свободной от патогенов икры, биологически безопасные грунтовые воды и эффективные протоколы биологической безопасности  и управления минимизируют риск попадания патогенных организмов (Timmons and Ebeling, 2007). Тем не менее, всегда необходимо помнить о заболеваниях, обусловленных повсеместно встречающимися оппортунистическими организмами. Следует избегать стресса, вследствие интенсивного культивирования, потому что высокая плотность посадки, частая рециркуляция воды потенциально способствуют пролиферации патогенных организмов с угрожающей скоростью. Интенсивная наземная культура обеспечивает новую среду для Атлантического лосося, что в перспективе может привести к появлению новых заболеваний и/или патологических состояний.

4.3. Антибиотики в аквакультуре США

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов предпринимает ряд шагов на пути реформирования применения антибиотиков в животноводстве США. Политика FDA включает:

—  исключение препаратов из производственного процесса (т.е. для ускорения роста), однако аквакультура не использует антибиотики для этих целей;

— запрет безрецептурной продажи антибиотиков;

— снижение с 2015 по 2017 годы до 43% использования значимых для медицины антибиотиков;

— формирование взаимодействия «ветеринар-клиент-пациент», где ветеринар выписывает письменное заключение (Veterinary Feed Directive) для использования антибиотика (FDA, 2012, 2013, 2015, 2018).

Несколько агентств в федеральном правительстве проводят мониторинг продаж препаратов и антибиотикорезистентности бактерий у человека, и понимают важность этой проблемы для здоровья населения. Следующим этапом станет переход этих инициатив на аквакультуру.

Первым является правило федеральной ветеринарной директивы (VFD), которое определяет выписывание антибиотиков для аквакультуры. Ранее препараты продавали без рецепта, для использования без внимания на инструкцию, включая окситетрациклин и сульфадиметозимоксин/орметоприм для лосося. С 1 января 2017 года они выписываются по рецепту (FDA, 2016). Данные авторов оканчиваются декабрем 2017 года, за один год до введения директивы VFD, и указывают на то, что высокая степень использования окситетрацклина в Вашингтоне обусловлена безрецептурной продажей. Данные по Вашингтону с января 2018 по сентябрь 2019 год приведены в таблице А.5, но не анализировали их. Сульфадиметозимоксин/орметоприм также продавали в Вашингтоне без рецепта, однако опасения по поводу токсичности для рыб объясняют, почему дозировку и длительность обработки для этих антибиотиков не превышали рекомендации в инструкции. Флорфеникол находился под действием директивы VFD во время исследования и его использование согласуется требованиями маркировки INAD. Будущие исследования оценят вклад директивы VFD на использование антибиотиков в аквакультуре.

Правительство также может требовать отчеты и уведомления от производителей. Государственные регуляторы уже собирают данные о производстве лосося для согласования разрешений Национальной системы устранения сбросов загрязняющих веществ (NPDES), и регуляторы в Мэне также требуют от производителей лосося письменно запрашивать разрешения на использование и утилизацию антибиотиков, публиковать уведомления о внесении препаратов на ферме. Регуляторы принимают решение о запрете или одобрении запроса на основании того, оказывает ли препарат «существенное пагубное воздействие на качество воды» (персональные наблюдения, Управление охраной окружающей среды штата Мэн). Если садки перенесут из государственных в оффшорные воды, будет ли федеральное агентство играть такую же роль в предварительном одобрении антибактериальной терапии? Федеральные регуляторы, совершающие наздор за оффшорной аквакультурой, могут рассмотреть Вашингтон и Мэн в качестве модели, где каждая ферма ежемесячно будет публиковать отчеты и публично раскрывать данные об использовании антибиотиков. В настоящее время федеральные отчеты формируются посредством акта Animal Drug User Fee Act (ADUFA), где FDA докладывает о продажах антибиотиков для отдельных видов животных (крупный рогатый скот, свиньи, курицы, индейки) (FDA, 2018). Ежегодные данные ADUFA о продажах менее надежны для оценки здоровья населения, чем ежемесячные данные об использовании антибиотиков с ферм. Кроме того, ADUFA объединяет аквакультуру с другими группами животных (включая домашних животных и лошадей), и будущие доклады должны специально готовиться для аквакультуры. Это позволит корректнее сравнивать аквакультуру с другими областями животноводства.

Третья область включает мониторинг остаточной концентрации  препаратов и устойчивости к антибиотикам на фермах и в пищевой цепи. Регуляторы в Вашингтоне и Мэне имеют возможность требовать мониторинга окружающей среды на месте ферм, определять устойчивость бактерий к антибиотикам и остаточные дозы лекарств, но до недавнего времени не делали этого (Maine DEP, личные наблюдения). Постоянный мониторинг проводят, например, в Мэне на сульфиды, который может сопровождаться дополнительным исследованием донной фауны. Результаты этой работы свидетельствуют о том, что постоянный мониторинг антибиотикорезистентности и остатков лекарств будет полезен в Вашингтоне. Это особенно  интересно для лососевой аквакультуры и, в целом, для оценки здоровья водной экосистемы, потому что процедура не влияет на биологическое разнообразие и селекцию антибиотикорезистентности, включая патогенов рыб и человека. За пределами ферм, несколько американских агентств работали вместе для мониторинга антибиотикорезистентности бактерий человека  и розничных точек торговли мясом в программе National Antimicrobial Resistance Monitoring System (NARMS, 2015). Образцы включали мясо скота и птицы, но не включали продукцию аквакультуры, которую необходимо включить в будущем.

Работа имеет несколько ограничений. Пропуски данных необходимо оценить, в частности, объемы производства лосося в Вашингтоне, Мэне за некоторые  годы, оценка концентрации антибиотиков в Вашингтоне за некоторые годы, основываясь на других годах. Данные об использовании антибиотиков в Мэне и Вашингтоне представлены по месяцам и годам, хотя в Мэне по некоторым годам получены более детальные данные. На пресноводной стадии культивирования лосося для большинства стран, включая США, информация об использовании антибиотиков отсутствует. Причина введения антибиотика (т.е. название заболевания) не указывается помесячно в Вашингтоне. Авторы соотносили данные о внесении антибиотиков с данными о продажах анттибиотиков, что неидеально, потому что необязательно продажи препаратов эквивалентны их использованию.

5. Заключение

Садковая аквакультура Атлантического лосося в США предоставляет данные регуляторным органам об использовании антибиотиков ежемесячно по каждой ферме. Многие антибиотики в аквакультуре относятся к, так называемым, жизненно важным для медицины человека. На основе полученных данных ясно, что антибактериальная терапия в аквакультуре Атлантического лосося США вносит незначительный вклад в общий объем вносимых антибиотиков по сравнению с крупным рогатым скотом, свиньями, птицей, либо Чилийской аквакультурой лосося. В США относительно мало антибиотиков одобрено для обработки рыб, необходимы иные методы лечения, в том числе, дальнейшее развитие вакцин. Авторы прогнозируют дальнейшее снижение использования антибиотиков, согласно директиве VFD, и вследствие запрета безрецептурной продажи. Внесение антибиотиков и антипаразитарных препаратов должно основываться на результатах тестирования патогенов на лекарственную чувствительность. Важным компонентом национальной и международной политике по профилактике возникновения устойчивых штаммов микроорганизмов является контроль за внесением ветеринарных препаратов во всех сферах животноводства.

——

David C. Love, Jillian P. Fry, Felipe Cabello, Christopher M. Good, Bjørn T. Lunesta. Veterinary drug use in United States net pen Salmon aquaculture: Implications for drug use policy Author links open overlay panel. Aquaculture. 518. (2020)

Раздел: Аквакультура, Бактериальные инфекции, Болезни рыб. Лечение, признаки, Исследовательские проекты
Метки: ,
Похожие статьи:

Возможности осетроводства в Центральной Европе

Использование эндоскопа для определения пола и зрелости яичников Русского осетра

Производство и доходность коммерческого сектора аквапоники. Международный опрос

Реакция постоянных читателей:

Заметил ошибку, тык*:

 Orphus

Комментарии Вконтакте:

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *