气单胞菌对水生动物的危害及噬菌体防控研究进展

发表时间:2024/05/03 20:05:35  来源:水产养殖 2019年2期  浏览次数:1175  
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气单胞菌对水生动物的危害及噬菌体防控研究进展

戴瑜来,戴杨鑫,马恒甲,黄辉,林启存,许宝青

(杭州市农业科学研究院,浙江 杭州 310024)

气单胞菌属(Aeromonas)是一类革兰氏阴性兼性厌氧杆菌,它们广泛分布于自然界,不仅存在于淡水河流、沿海等地,还存在于自来水中,是一种人-鱼-兽共患的条件致病菌。目前共有1个科名,1个属名以及27个种名或亚种名。根据生长发育所需温度范围及是否拥有运动能力分为2大类:①嗜温有动力气单胞菌,如嗜水气单胞菌(A.hydrophila)、维氏气单胞菌(A.veronii)和温和气单胞菌(A.sobria);②嗜冷非运动性气单胞菌,如杀鲑气单胞菌(A.salmonicida)及其亚种。嗜冷非运动性气单胞菌对水产养殖业危害巨大,可引起鲑鱼、大菱鲆和鳕鱼等鱼类感染性菌血症和溃疡性疾病。而嗜温有动力气单胞菌相比较嗜冷非运动性气单胞菌,其危害更为严重,临床表现也有多种形式。除慢性感染表现为皮肤溃疡外更多的是急性或亚急性感染,其表现以全身出血为主要特征的败血症,传染性及病死率极高,严重制约水生动物养殖业的健康发展。

1 气单胞菌的流行现状

气单胞菌是条件致病菌,在某些环境胁迫情况下,气单胞菌可引起鱼类发病,它是养殖水生动物暴发性传染病的主要病原菌之一,能感染淡水主要养殖品种。

1.1 鱼类

气单胞菌能引起青、草、鲢、鳙、鲤、鲫、鲂等大宗淡水鱼类发病,同时也会感染诸多名特优鱼类。西伯利亚鲟、施氏鲟感染维氏气单胞菌后病死率极高,体征表现为行动迟缓、不吃食、肌肉溃烂、肝肾发黑糜烂等;嗜水气单胞菌和温和气单胞菌可引起斑点叉尾鮰患上腹水病;日本鳗鲡感染维氏气单胞菌后大面积发病,主要症状为腹部肿胀,鳍充血,肝肾肿大,脾脏失血等,病死率高;泥鳅感染维氏气单胞菌后的症状以出血溃疡为主,且病死率高达60%;2009年至2011年土耳其黑海附近的两个鲈鱼养殖场的鲈鱼经细菌性病原发生频率分析发现,维氏气单胞菌是该养殖场发病的主要病原,占比达到65%。

1.2 虾、蟹

豚鼠气单胞菌和嗜水气单胞菌能引起克氏原螯虾发病,高峰的病死率可达40%;嗜水气单胞菌能和对虾白斑综合症病毒(WSSV)、桃拉病毒(TSV)联合作用导致凡纳滨对虾大量死亡,其病死率可达80%以上;徐海圣从患病的罗氏沼虾体内分离到温和气单胞菌,该菌大量感染后会导致虾死亡;嗜水气单胞菌和豚鼠气单胞菌二种气单胞菌同时感染中国对虾后能引起病虾肢、鳃和鳃盖内膜发黑,鳃丝坏死变黑,有时甲壳伴有斑点状溃疡;中华绒螯蟹感染维氏气单胞菌后的发病率达35%,病死率达22%。

1.3 贝类

气单胞菌还可引起养殖贝类疾病爆发,嗜水气单胞菌的感染可引起三角帆蚌大量死亡,2—4龄蚌最易感染,病情发展迅速,发病率和病死率可达65%以上。

2 噬菌体防控气单胞菌的应用研究

当前我国对气单胞菌病的控制主要依靠使用抗生素和化学药物,但大量使用药物的后果已严重危及环境和人体健康,细菌耐药性问题和食品安全问题日渐受到人们的关注。

研究人员已发现气单胞菌对β-内酰胺类、喹诺酮类、氨基糖苷类、四环素类和磺胺类抗生素产生了一定的耐药性,且很可能会随着抗生素的继续滥用而在水生动物临床上更加快速且广泛地传播。因此,寻找抗生素替代品防控水生动物疾病刻不容缓。

噬菌体治疗是指利用噬茵体裂解细菌的特性来治疗人或动物的细菌性感染。该疗法较抗生素和化学药物的优势在于:一是噬菌体可以随宿主菌的增殖而增殖,并在细菌感染的整个过程中发挥作用,而抗生素会随着时间的推移疗效逐渐降低;二是噬菌体具有高度的宿主特异性,可以杀灭特定的菌型,并可以减轻由于用药所带来的体内菌群失调,同时减少随之带来的耐药性问题;三是噬菌体的副作用小,可针对用于治疗抗生素敏感群体;四是噬菌体制剂研制速度快,成本低、取材广。噬菌体治疗因其具有诸多的优势已广泛应用于医药、农业、食品加工、废水处理等行业。目前已有很多关于水生动物致病菌噬菌体分离鉴定及评估其作为抗生素替代品可行性的研究报道。

Imbeault等研究了噬菌体HER110对感染杀鲑气单胞菌的美洲红点鲑(Salvelinus fontinalis)的保护效果。结果显示,与仅攻毒对照组相比,噬菌体治疗组美洲红点鲑发病时间推迟了7d,且45d内的累计病死率仅为10%,而对照组动物则全部死亡。

王志丽以嗜水气单胞菌为宿主菌从中华鳖养殖水体中分离获得噬菌体,研究了其性质及其与宿主的动态关系等。结果表明,该噬菌体对宿主菌的裂解能力高;添加适当浓度的噬菌体可以有效降低嗜水气单胞菌的浓度,并使其维持在较低的浓度下形成动态平衡,且达不到引发疾病的浓度。

Jun等分离获得两株可裂解嗜水气单胞菌的噬菌体pAh1-C和pAh6-C,分析了这2种噬菌体治疗泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)疾病的效果,研究结果显示,该噬菌体对防治由嗜水气单胞菌引起的疾病有显著作用;投喂方式和注射方式对于噬菌体治疗在效果上差别不显著。

Easwaran等[34]评价了噬菌体pAH-1保护斑马鱼的效果。结果发现,注射攻毒病原菌48h后,口服噬菌体的斑马鱼的累计病死率为56.67%,而未口服噬菌体的斑马鱼累计病死率高达96.67%;口服噬菌体pAH-1能较大程度提高感染嗜水气单胞菌斑马鱼的存活率。

吕孙建等发现从中华鳖养殖塘中分离得到气单胞菌噬菌体对嗜水气单胞菌具有明显的抑制效果;用噬菌体治疗患腐皮病裙边溃烂的中华鳖,经5d连续治疗后,鳖裙边的腐烂创口开始结痂并脱落,伤口逐渐愈合,说明该噬菌体对中华鳖的腐皮病有较好的治疗效果。

大量水生动物致病菌噬菌体的分离及成功应用的例子表明,利用噬菌体替代抗生素和化学药物防控水生动物细菌性疾病是具有巨大潜力的。

3 存在的问题与展望

目前,噬菌体防治细菌性疾病的应用还存在诸多问题:①噬菌体作为一种新型抑菌剂的行业使用标准还没有形成,政府部门或权威机构也没有相应的法律法规;②噬菌体在实际应用中存在宿主谱窄,不能有效控制多发性细菌性疾病;③噬菌体的药物动力学研究还不够完善,治疗最佳时间、接种剂量和方式等需经过系统的研究来确定;④噬菌体可能携带某些毒素基因,要避免使用有转导作用的噬菌体;⑤噬菌体作为异源物质,具有很强免疫原性,刺激机体产生免疫反应,抑制噬菌体的杀菌能力。但是在蛋白质工程、基因重组等生物技术飞速发展的今天,相信这些难题在未来会被逐一攻克。

后抗生素时代即将来临,化学农药(特别是抗生素)的研发已进入瓶颈期,许多农药公司已逐步放弃对化学农药的投资,并将注意力投向了生物农药市场。多重耐药细菌的出现和蔓延,正使人类面临无抗生素可用的危险境地,迫切需要研究新的抗菌制剂,噬菌体作为一种有效的生物治疗手段开始重新引起人们的重视。相信在未来的几年内,这一领域会不断涌现出新的研究成果,噬菌体的应用前景必将十分广阔。

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