噬菌体在水产养殖动物细菌性病害防控中的应用

2018-01-17广东省水生动物疫病预防控制中心倪军杨圆圆林汉群方伟

海洋与渔业 2018年2期

■广东省水生动物疫病预防控制中心倪军杨圆圆林汉群方伟/文

据联合国粮农组织（FAO）估计，随着捕捞渔业资源的逐渐衰退而导致捕捞产量的下降，到2020年全球的水产品供应将有一半来自水产养殖业。然而，大规模高密度集约化的养殖模式引发的细菌性病害的暴发与蔓延逐渐成为妨碍水产养殖业可持续发展的重要因素。

目前，噬菌体已经成功应用于食源性病原微生物的防治，如鸡沙门氏杆菌、空肠弯曲杆菌病以及猪、牛、羊的大肠杆菌性腹泻等。在水产养殖动物的格氏乳球菌、变形假单胞菌、哈维弧菌、副溶血弧菌等导致的细菌性疾病中，应用噬菌体疗法的研究结果也揭示了其良好的应用前景。

一、亟需新型抗菌方法替代抗生素

抗生素在防控水产动物细菌性病害方面做出了巨大贡献，但由于近年来人们对抗生素及其他化学类药物（水体消毒剂）的过分依赖和滥用，大规模高密度集约化的养殖模式导致水产养殖业对抗生素使用的依赖性提高，由此产生诸多问题：

过度的预防性或治疗性使用抗生素，尤其是亚致死剂量的使用，导致了细菌选择耐药性的产生。

耐药微生物进入水产动物之间或水产动物与人之间的食物链，以及水产动物体内的抗生素残留，引发日益严重的食品安全问题。

由于抗生素的广谱性，水体环境及养殖动物肠道中正常微生物群系的生态结构也会遭到严重破坏，加速或抑制微生物群落演替进程，造成微生态失衡。

抗生素的抗性基因转移以及抗生素对人类生存环境的毒害作用。

这些问题说明，迫切需要一种新的方法替代抗生素预防和控制水产养殖动物的病害。

二、防控动物细菌性病害的原理

噬菌体是一类能感染、寄生于细菌、螺旋体、真菌等细胞中的病毒，又称为“细菌的食者”。1915年，英国微生物学家Frederick Twort发现金黄色葡萄球菌的琼脂平板上发生了溶菌现象，并提出是一种病毒寄生在细菌内并杀死细菌的假设；1917年，法国微生物学家Felixd Herelle发现了一种肉眼无法看到但对志贺痢疾杆菌有拮抗作用的微生物，指出这种微生物的本质是一种病毒，并首次提出了噬菌体的概念。

噬菌体分为裂解性噬菌体和溶原性噬菌体，在实际应用中，人们采用裂解性噬菌体来进行噬菌体治疗。噬菌体治疗的原理，就是利用噬菌体对致病菌的裂解作用，降低致病菌的密度，进而减少或避免致病菌感染或发病的机会，达到治疗和预防疾病的目的。裂解性噬菌体侵染宿主菌的繁殖周期一般分为吸附、注入、核酸复制及蛋白质合成、装配、裂解与释放等几个阶段。

三、在水产动物病害防控中的应用

关于噬菌体在水产动物细菌性病害防控中的应用试验，国外科学家开展的研究比较多，治疗效果显著的的病原菌见表。由于水产动物病原体数量和水产养殖物种的多样性，这个领域的研究尚处于起步阶段。

四、防控水产养殖动物细菌性病害的优势

利用噬菌体治疗来防控水产养殖动物的细菌性疾病具有诸多优势：

针对性强。传统的抗生素在治疗细菌性感染的同时，会杀灭消化道中的正常菌和有益菌，从而破坏微生态的平衡，导致其他耐受性致病菌的生长，引起腹泻、胃肠感染等副作用，进而可能引起肌体的免疫力下降而导致全身性的感染。噬菌体由于其高效特异裂解性与专一宿主性，可以针对某一特定的有害细菌菌株有选择性地杀灭它们，使用时不会给生态环境中其他有益菌群造成伤害，从而保证养殖环境微生态的平衡。

用量少。噬菌体具有指数式增殖的自我复制能力，只需极少量即可杀灭相应的致病菌，达到预防或控制细菌性感染的目的。

筛选分离、保存成本低。噬菌体环境丰度高，自然界中普遍存在细菌相应的噬菌体，易于分离且纯化周期短，还能在常温下保存，便于运输和应用。

给药方式多样，疗效持久。噬菌体给药方式有很多种，如皮下注射、口服、局部或全身外用用药等。在防治细菌性病害中，噬菌体既可以单独用药，也可以两种或两种以上的噬菌体联合用药，还可以和抗生素联合用药来提高防治效果，同时由于噬菌体的自我复制机制，它能够增殖并扩散，以透过生物体的组织进行治疗且疗效持久。

无药物残留。使用抗生素会造成药物在养殖动物体内的残留，而噬菌体高度依赖于相应的细菌，会随着细菌宿主的消失而死亡，不会残留在动物体内。