抗菌素耐药性对全球经济的影响

1750 马萨诸塞大道西北 | 华盛顿特区 20036-1903 美国 | +1.202.328.9000 | www.piie.com摘要济影响老龄化卓越中心（CEPAR）（CE170100005）提供的资金支持。生物耐药性，抗生素耐药性，传染病，宏观经济建模罗申·费尔南多和沃里克·麦基宾2025年6月 沃里克·麦克基宾非居民高级研究员在彼得森研究所国际经济学，是知名教授经济学与公共政策和中心主任应用宏观经济学克劳福德中的分析公共政策学院澳大利亚国立大学。罗舍恩·费尔南多是世界银行的经济学家。本文中表述的研究成果、解释和结论完全是作者个人的观点。它们不一定代表国际复兴开发银行/世界银行及其附属组织的观点。 1 简介亚历山大·弗莱明于1928年发现青霉素，以及格哈德·多马克于1932年为化疗发现的磺胺类药物，革新了医学领域。这些发现促成了抗菌治疗的“黄金时代”。抗菌药物的批量生产和广泛使用确保了轻微感染不再危及生命，并且更容易治愈。剖腹产和器官移植等手术操作更加安全有效。对感染个体的快速治疗防止了传染和流行病。抗菌药物也可用于农业，主要针对牲畜，以预防和治疗疾病，促进生长。因此，抗菌药物共同降低了疾病的死亡率和发病率，提高了生活质量，并增强了劳动和农业生产力。因此，世界正受到用于各种工业应用的抗菌药物和化学品效力降低的威胁。随着微生物不断开发出多重耐药形式并生存进化得更强，这一威胁并未减缓。这些“超级细菌”降低了抗菌药物在治疗其引起的感染方面的治疗效果，导致康复期延长和死亡人数增加。2019年，有127万人死于现有药物无法治疗AMR（耐药性）引起的疾病（Murray 2022）。无效药物也威胁到医疗程序，例如癌症患者的化疗、剖腹产和器官移植手术。然而，正如Davies和Davies（2010）所述，到1970年，医学研究人员已经通过微生物发展抗菌药物耐药性的机制进行了研究。抗菌药物耐药性（AMR）是一种自然现象。然而，随着抗菌药物的批量生产增加了其可及性和价格合理性，包括缺乏监管、处方不优和消费不优在内的各种原因，也导致了医疗环境中抗菌药物的过度使用、误用和不足使用。农业（主要为畜牧业）中为疾病预防和治疗、生长促进而进行的广泛消耗也有所上升。抗菌药物的广泛使用增加了对微生物的选择压力，促进了耐药菌株的生存。尽管研究人员可以通过进一步开发抗菌药物在未来几十年内超越耐药菌株，但病原体（对人畜有害的微生物）已经适应，随后它们发展耐药性的速度超过了新药研发的速度。20世纪初期发现抗菌药物之前th在世纪，疾病的预防和治疗选择有限。预防选择几乎不存在，而治疗选择包括使用草药物质和化学品、手术程序和支持性护理，效果较低。如果没有治疗干预措施，感染，包括肺炎、结核病和皮肤及软组织感染，是导致死亡的重要原因。轻微的伤口可能导致败血症。如果没。方案，手术程序的效果则不确定。霍乱、伤寒和腹泻等爆发是无法预防的ﺩﺭﻣﺎﻥ 有术后感染的 第1页 第 2 页尽管AMR是一种自然过程，但自一个世纪前最初发现抗菌药物以来，导致AMR加剧的根本原因在于人类和动物对抗菌药物的低利用率、过度使用和误用。在使用抗菌药物时缺乏足够的信息或无法获取足够信息导致了欠优化的消费，这促进了AMR。其供应和需求的扭曲导致了价格不能反映使用抗菌药物的实际社会成本。这种价格错位进一步加剧了抗菌药物在全球范围内广泛使用所带来的负外部性。因此，根据Woolhouse等人（2015年）的观点，AMR是一种需要全球协调和支持的经典市场失灵。然而，为实现这种协调所采取的举措有限。奥尼尔（2016）提出，如果当前耐药性的上升没有被控制在非常保守的水平，那么到2050年，AMR可能导致每年1000万人死亡。此外，作为畜牧业中主要的非药用抗菌剂消费者，现有用于动物的抗菌剂的无效性可能会降低畜牧业的生产力，并威胁食品安全和保障（联合国粮食及农业组织[FAO] 2021）。值得注意的是，进一步改进抗菌剂的能力已经减弱，很少有新型抗菌剂在开发管道中用以替代无效的抗菌剂。AMR对世界构成了显著的社会经济威胁。尽管需要积极主动地应对耐药性菌，但世界仍然没有充分投入。根据史密斯和科斯特（2013）的研究，这种缺乏行动的原因是在缺乏证明耐药性菌对经济产生全面影响的经济研究的情况下，将耐药性菌视为仅关乎卫生部门的问题。对耐药性菌影响过渡路径的高度不确定性以及获取数据的困难是经济研究不足的主要原因。正如费尔南多和麦克基宾（2022）所论证的，现有研究在分析耐药性菌时，在概念和方法上仍有改进空间。针对这一研究空白，本文评估了耐药性菌的全球经济影响。由于耐药性菌具有集体经济和政治意义，我们重点关注二十国集团（G20）成员国。本文应用了Fernando和McKibbin（2022）的方法，该方法提出了一种用于模拟AMR经济影响的综合框架。第2节概述了微生物的经济重要性、AMR的起源和进化以及影响AMR的因素。它还评估了当前对AMR影响的认知，并评估了现有建模方法和它们的优缺点。第3节介绍了方法论，包括用于评估AMR经济影响路径的AMR经济影响概念框架、用于评估AMR经济影响的G-Cubed模型的细节以及用于复制AMR经济影响路径的冲击构建。第4节讨论了G-Cubed模型模拟结果，以说明AMR的经济效应。第5节提炼了论文产生的政策启示。第6节总结并提出未来研究方向以扩展研究。本文中各种分析和建模的结果。也通过一个在线交互式控制面板提供了详细信息 2.1 微生物的经济重要性2.2 抗菌药物耐药性的起源与进化2 抗微生物耐药性：背景随着科学技术的发展，人们已经开发出利用微生物的正面影响并减少其负面影响的方法。发现和大量生产抗菌药物和化学品是控制微生物不良影响的有效措施。20世纪初发现的抗菌药物，如青霉素和磺胺类药物，彻底改变了微生物感染的治疗，对于剖腹产、化疗、器官移植和其他手术等医疗程序至关重要。目前，抗菌药物被用于农业和水产养殖，以达到治疗、预防和治疗以及促进生长的目的。在工业应用中，抗菌药物用于控制微生物活动，在物理过程（如辐射或加热）无效或不切实际的地方。1抗菌涂料、涂料、添加剂和防腐剂在木材、纸张、纺织品和化妆品、塑料和金属、能源生产、建筑、交通、公用事业和医疗保健制造中广泛应用。1抗菌剂在工业应用中的光谱包括静态的（防止微生物生长）、消毒剂（防止感染）、消毒剂（将有害微生物数量降低到安全水平）、杀灭剂（消除特定类型的微生物）、消毒剂（消除所有传染性细菌）、孢子杀灭剂（消除孢子）和灭菌剂（完全消除所有活微生物）（McEntee 2000）。微生物，包括细菌、真菌、病毒、藻类和原生动物，在人类的生存和进化以及动植物中发挥着至关重要的作用。微生物最重要的功能之一是通过碳、氮和硫循环中的相互作用来循环有机和无机物质，这有助于维持生物圈稳定。微生物也是许多食物链中营养物质最初的来源。微生物对有机和无机物质的化学反应应用于各种农业（例如，生产肥料）和工业应用（例如，蛋白质和酶的发酵和合成）。然而，微生物对人类的生存、动物和植物的生存也有一系列不利影响，包括微生物疾病。历史上的瘟疫，如“黑死病”和COVID-19大流行，证明了微生物对人类的负面影响。适应具有挑战性和不断变化的环境或情况是所有生物进化的基本驱动力，这也适用于微生物。因此，对antimicrobials 产生抗药性是微生物自然进化中的一个要素。虽然一些微生物然而，有害微生物，即导致人类和动物感染病原体，已经对抗菌药物产生了耐药性（世界卫生组织[WHO]2021a）。一般来说，微生物对抗菌药物的耐药性增加被称为抗菌药物耐药性（AMR），AMR威胁到抗菌药物的有效使用。 第 3 页 第4页2.3 引起抗菌药物耐药性的因素2参见 Reygaert (2018)、Kapoor 等人 (2017) 和 Munita 与 Arias (2016) 对 AMR 获得途径和机制的全面综述。3参见 Bell 等人（2014）对过去 50 年抗生素使用对抗生素耐药性的系统性综述和荟萃分析，以及 van Boeckel等人（2015）、Rushton 等人（2014）和 Acar 等人（2012）对食品动物抗菌药物使用的综述。4参见 El Zowalaty 等人 (2016) 关于国家案例研究，以及 Grosso 等人 (2012) 关于非处方抗菌药物使用的全球综述。5参见 Calbo 等人 (2013) 对影响抗菌药物处方的因素进行的综述。6参见 Schuts 等人 (2016) 对抗菌药物管理在医院中在耐药菌中的作用的综述，以及 Stein 等人 (2018)、Ashraf和 Cook (2016)、Fridkin 等人 (2014) 和 Hecker 等人 (2003) 对国家案例研究的综述。对消毒剂天然具有抗性，非天然抗性微生物获得抗性的主要有两种方式：(1) 细胞内遗传突变导致其染色体DNA变化，以及(2) 通过转化、转导或接合从耐药细胞获取遗传物质。消毒剂通常通过多种机制破坏微生物或阻止其生长：(1) 破坏细胞膜；(2) 抑制细胞壁合成；(3) 抑制蛋白质合成；(4) 抑制核酸(DNA或RNA)合成，以及(5) 抑制代谢(Rani等人，2021)。而天然耐药微生物要么具有不透性的细胞膜，要么缺乏消毒剂的靶点，而获得性耐药则可能导致产生使消毒剂失活的酶，将消毒剂泵出2当抗菌剂用于清除敏感的细胞，或改变抗菌剂的靶点。对耐药菌株和敏感菌株来说，抗菌剂的存活优势增加。各种应用中抗菌剂的过度使用、误用和不足使用，包括治疗用途，以及环境中持续存在的抗菌剂（如在医疗场所、废水处理设施和建筑环境中），进一步增加了选择性压力，并加速了微生物的耐药性获取速度。随着接触更广泛的抗菌剂，一些微生物不仅对针对它们的单一抗菌剂产生耐药性，还对多种抗菌剂产生耐药性。这些微生物被称为“超级细菌”（Davies and Davies 2010）。Linton（1977）提出的关于AMR流行病学的广为引用的框架说明了抗菌药物在人类消费、农业（作物、牲畜和水产养殖）以及工业应用中的作用。抗菌药物的亚 optimal 消费以及这种消费所施加的选择压力是推动 AMR 不可争议的即时因素。大量文献探讨了不同领域抗菌药物消费的情况，特别是医疗保健和农业（包括作物、牲畜和水产）。3在医疗保健领域，大量文献分析了次优（文化），加剧了AMR。个人（自行处方或不遵照医生处方）使用抗菌药物。4)，在初级保健环境中（通过全科医生的亚 optimal 诊断和处方）医疗保健从业者5),并且在医院环境中（通过管理不善和抗微生物药物消费不当）实践者6). 文献也常常关注不同的感染和/或抗菌病原体组合传染病国度和说明可能干预措施以减少非最佳诊断、处方和消费。 第 5 页农业包括作物、水产养殖和渔业、畜牧业和伴侣动物，以及林业和野生动物。抗菌剂（如链霉素、土霉素、庆大霉素等）用于预防7动物在农作物（主要是水稻、小麦、谷物、蔬菜和水果）中促进生长，并作为肥料添加剂使用。饲料和水产养殖使用抗菌药物进行治疗、预防和控制生长。8主要工业应用领域为抗菌剂的是食品生产和包装、纺织推广。制造、消毒剂、油漆、涂料、添加剂、防腐剂和石油回收（在能源部门）。然后，油漆、涂料、添加剂和防腐剂被用于制造业（如木材、纸张、纺织品和化妆品、塑料和金属）、能源和服务行业（如建筑、运输和公用事业）的二次应用，展示了抗菌剂的全经济消耗。9它还概述了家用、农业和工业中抗菌药物的消耗如何与环境生态系统相互作用并污染环境。费尔南多和麦克基斌（2022年）将这一框架扩展到突出适合经济模型建模的抗菌药物的工业应用。图1展示了修改后的框架。该框架说明了土壤、淡水和海洋生态系统。由于假设经济部门或其他生态系统可以在框架内的任何位置与大气层相互作用，因此它没有明确显示大气层相互作用。除非明确添加，否则抗菌药物假定总是通过经济部门到达生态系统。7参见麦曼努斯等人(2002)对作物中抗菌剂使用的综述及其对人畜健康的影响。8参见 Silbergeld 等人 (200