■廣東省水生動物疫病預防控制中心 倪軍 楊圓圓 林漢群 方偉/文
據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)估計,隨著捕撈漁業(yè)資源的逐漸衰退而導致捕撈產(chǎn)量的下降,到2020年全球的水產(chǎn)品供應將有一半來自水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。然而,大規(guī)模高密度集約化的養(yǎng)殖模式引發(fā)的細菌性病害的暴發(fā)與蔓延逐漸成為妨礙水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。
目前,噬菌體已經(jīng)成功應用于食源性病原微生物的防治,如雞沙門氏桿菌、空腸彎曲桿菌病以及豬、牛、羊的大腸桿菌性腹瀉等。在水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的格氏乳球菌、變形假單胞菌、哈維弧菌、副溶血弧菌等導致的細菌性疾病中,應用噬菌體療法的研究結(jié)果也揭示了其良好的應用前景。
抗生素在防控水產(chǎn)動物細菌性病害方面做出了巨大貢獻,但由于近年來人們對抗生素及其他化學類藥物(水體消毒劑)的過分依賴和濫用,大規(guī)模高密度集約化的養(yǎng)殖模式導致水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)對抗生素使用的依賴性提高,由此產(chǎn)生諸多問題:
過度的預防性或治療性使用抗生素,尤其是亞致死劑量的使用,導致了細菌選擇耐藥性的產(chǎn)生。
耐藥微生物進入水產(chǎn)動物之間或水產(chǎn)動物與人之間的食物鏈,以及水產(chǎn)動物體內(nèi)的抗生素殘留,引發(fā)日益嚴重的食品安全問題。
由于抗生素的廣譜性,水體環(huán)境及養(yǎng)殖動物腸道中正常微生物群系的生態(tài)結(jié)構(gòu)也會遭到嚴重破壞,加速或抑制微生物群落演替進程,造成微生態(tài)失衡。
抗生素的抗性基因轉(zhuǎn)移以及抗生素對人類生存環(huán)境的毒害作用。
這些問題說明,迫切需要一種新的方法替代抗生素預防和控制水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的病害。
噬菌體是一類能感染、寄生于細菌、螺旋體、真菌等細胞中的病毒,又稱為“細菌的食者”。1915年,英國微生物學家Frederick Twort發(fā)現(xiàn)金黃色葡萄球菌的瓊脂平板上發(fā)生了溶菌現(xiàn)象,并提出是一種病毒寄生在細菌內(nèi)并殺死細菌的假設;1917年,法國微生物學家Felixd Herelle發(fā)現(xiàn)了一種肉眼無法看到但對志賀痢疾桿菌有拮抗作用的微生物,指出這種微生物的本質(zhì)是一種病毒,并首次提出了噬菌體的概念。
噬菌體分為裂解性噬菌體和溶原性噬菌體,在實際應用中,人們采用裂解性噬菌體來進行噬菌體治療。噬菌體治療的原理,就是利用噬菌體對致病菌的裂解作用,降低致病菌的密度,進而減少或避免致病菌感染或發(fā)病的機會,達到治療和預防疾病的目的。裂解性噬菌體侵染宿主菌的繁殖周期一般分為吸附、注入、核酸復制及蛋白質(zhì)合成、裝配、裂解與釋放等幾個階段。
關于噬菌體在水產(chǎn)動物細菌性病害防控中的應用試驗,國外科學家開展的研究比較多,治療效果顯著的的病原菌見表。由于水產(chǎn)動物病原體數(shù)量和水產(chǎn)養(yǎng)殖物種的多樣性,這個領域的研究尚處于起步階段。
利用噬菌體治療來防控水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的細菌性疾病具有諸多優(yōu)勢:
針對性強。傳統(tǒng)的抗生素在治療細菌性感染的同時,會殺滅消化道中的正常菌和有益菌,從而破壞微生態(tài)的平衡,導致其他耐受性致病菌的生長,引起腹瀉、胃腸感染等副作用,進而可能引起肌體的免疫力下降而導致全身性的感染。噬菌體由于其高效特異裂解性與專一宿主性,可以針對某一特定的有害細菌菌株有選擇性地殺滅它們,使用時不會給生態(tài)環(huán)境中其他有益菌群造成傷害,從而保證養(yǎng)殖環(huán)境微生態(tài)的平衡。
用量少。噬菌體具有指數(shù)式增殖的自我復制能力,只需極少量即可殺滅相應的致病菌,達到預防或控制細菌性感染的目的。
篩選分離、保存成本低。噬菌體環(huán)境豐度高,自然界中普遍存在細菌相應的噬菌體,易于分離且純化周期短,還能在常溫下保存,便于運輸和應用。
給藥方式多樣,療效持久。噬菌體給藥方式有很多種,如皮下注射、口服、局部或全身外用用藥等。在防治細菌性病害中,噬菌體既可以單獨用藥,也可以兩種或兩種以上的噬菌體聯(lián)合用藥,還可以和抗生素聯(lián)合用藥來提高防治效果,同時由于噬菌體的自我復制機制,它能夠增殖并擴散,以透過生物體的組織進行治療且療效持久。
無藥物殘留。使用抗生素會造成藥物在養(yǎng)殖動物體內(nèi)的殘留,而噬菌體高度依賴于相應的細菌,會隨著細菌宿主的消失而死亡,不會殘留在動物體內(nèi)。
噬菌體療法在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的大規(guī)模實際應用,還有一些關鍵性的問題需要解決,如:(1)噬菌體作為一種新型抑菌劑的行業(yè)使用標準還沒有形成,相應的法律法規(guī)尚未制訂;(2)噬菌體的最適應用條件,如最佳治療時間、最佳治療劑量及最佳治療方式等需要進行系統(tǒng)的研究來確定。