噬菌體在動物細菌病防治中的應用研究進展

蔣依倩，齊宇，王美玲，徐鳳宇?

（1.吉林農業(yè)大學動物科技學院，長春130118；2.吉林農業(yè)大學動物生產及產品質量安全教育部重點實驗室，長春130118）

噬菌體在動物細菌病防治中的應用研究進展

蔣依倩1，2，齊宇1，2，王美玲1，2，徐鳳宇1，2?

（1.吉林農業(yè)大學動物科技學院，長春130118；2.吉林農業(yè)大學動物生產及產品質量安全教育部重點實驗室，長春130118）

綜述了毒性噬菌體在防治大腸桿菌、沙門菌、金黃色葡萄球菌、彎曲桿菌所致畜禽或實驗動物傳染病及副溶血弧菌、鰻弧菌、銅綠假單胞菌等所致水產動物傳染病中的應用進展，以期為相關領域研究提供參考。

噬菌體；動物細菌??；防治

噬菌體是能特異性感染細菌、支原體、螺旋體、放線菌以及藍細菌等的病毒，亦稱細菌病毒［1］。作為地球上最豐富的物種［2］，幾乎有上述微生物存活的環(huán)境就存在相應的噬菌體［3］。根據(jù)噬菌體與宿主菌的關系，可將其分為溫和噬菌體和毒性噬菌體，其中毒性噬菌體在感染宿主菌后能快速復制、增殖，最終裂解并殺滅細菌［4］。利用該特性防治細菌病的研究曾經因為抗生素的開發(fā)應用而被弱化，但從未停止。近年來，隨著細菌耐藥問題的凸顯，以及人們對綠色食品和環(huán)境保護的需求，越來越多的研究者開始重新探索應用噬菌體防治細菌病的道路，并取得了一定的進展。

1 噬菌體在畜禽細菌病防治中的應用

1.1 對大腸桿菌病的防治 大腸桿菌病是養(yǎng)殖業(yè)最常見的細菌性疾病之一，可以引起畜禽的高死亡率和產品污染，給畜牧業(yè)帶來嚴重的經濟損失。研究表明噬菌體可有效防治養(yǎng)殖過程中畜禽大腸桿菌感染。2014年，El-Gohary等［5］將噬菌體噴灑到接種大腸桿菌的褥草上，結果發(fā)現(xiàn)噴灑噬菌體組肉雞與未噴灑組相比體重增加快、死亡率低，且未觀察到噬菌體對肉雞有副作用。人畜共患的食源性病原體大腸桿菌O157∶H7的主要宿主和傳染源為反芻動物。利用噬菌體降低養(yǎng)殖過程中該病原體在反芻動物體內的定殖，可減少其進入食物鏈的風險［6］。但近年來的研究表明，噬菌體通過口服給藥對反芻動物體內大腸桿菌O157∶H7的作用不明顯。可能的原因有：噬菌體與瘤胃和胃腸道內的食物殘渣或其他雜質發(fā)生了非特異性結合；噬菌體在胃內酸性環(huán)境下失活；到達胃腸道的噬菌體數(shù)量不足等［7］。因此開發(fā)新型的噬菌體給藥系統(tǒng)成為了噬菌體治療領域函待解決的問題。Stanford等［8］成功地將噬菌體包埋于聚合物內，制成了能抵御外界酸環(huán)境的微囊，口服這種微囊化的噬菌體能顯著降低肉牛體內的大腸桿菌數(shù)量。這種新的噬菌體劑型為噬菌體在畜牧業(yè)中的推廣應用開辟了廣闊的道路。

1.2 對沙門菌病的防治 沙門菌主要的宿主是家禽，感染途徑包括水平傳播和垂直傳播，感染后會嚴重影響種蛋的孵化率、育雛率和成活率，給養(yǎng)殖戶帶來巨大的經濟損失［9］。而噬菌體能減少沙門菌在雞腸道內的定殖，降低沙門菌傳染的風險。Lim等［10］研究發(fā)現(xiàn)，分別以109PFU／g、107PFU／g和105PFU／g劑量的噬菌體口服治療3周后，可使感染雞盲腸內沙門菌數(shù)量顯著下降，且劑量為109PFU／g的試驗組有70%的雞盲腸內未檢測到沙門菌。另一項研究表明，向蛋雞基礎日糧中添加針對雞沙門菌、雞白痢沙門菌、鼠傷寒沙門菌、腸炎沙門菌、德比沙門菌和金黃色葡萄球菌的混合噬菌體（0.4 g／kg或0.8 g／kg日糧），可使蛋雞盲腸內容物內沙門菌數(shù)量直線下降，且未觀察到噬菌體作為飼料添加劑對蛋雞的產蛋性能和雞蛋品質有不良影響［11］。此外，噬菌體還能減少種蛋孵化過程中的沙門菌感染。Henriques等［12］向孵化過程中感染沙門菌的蛋殼表面噴灑噬菌體后發(fā)現(xiàn)，噴灑組孵出的雛雞與未噴灑組相比關節(jié)炎癥狀明顯減輕，且8 d后癥狀消失，與未感染沙門菌種蛋孵出的雛雞狀態(tài)相似。這說明噬菌體可阻斷沙門菌的垂直傳播。

1.3 對金黃色葡萄球菌病的防治 金黃色葡萄球菌是引發(fā)奶牛乳房炎的首要致病菌，嚴重危害著奶牛業(yè)的發(fā)展。而隨著金黃色葡萄球菌耐藥性的產生，由其引發(fā)的相關疾病的治療越來越困難，人們再次高度關注噬菌體對其的控制效果。各國研究者多通過建立小鼠感染模型研究噬菌體對金黃色葡萄球菌感染的防治作用。研究發(fā)現(xiàn)，將金黃色葡萄球菌噬菌體P954接種到患有中性粒細胞減少癥的小鼠體內，小鼠未出現(xiàn)中毒或死亡現(xiàn)象，證明了噬菌體P954的安全性［13］。Gupta等［14］從污水中分離到金黃色葡萄球菌噬菌體P-27／HP，發(fā)現(xiàn)其可保護MRSA（methicillin-resistant Staphylococcus aureus，耐甲氧西林金黃色葡萄球菌）感染的小鼠不患菌血癥及繼發(fā)死亡，3 d治療期結束后，小鼠脾中MRSA數(shù)量下降了6log10 CFU／g。將噬菌體直接運用于奶牛亞臨床乳房炎治療的研究表明，每日向奶牛乳腺中注射1011PFU的噬菌體K，5 d后治愈率僅為16.7%，而且從治療組分離到的金黃色葡萄球菌對噬菌體K仍然敏感，未產生噬菌體抗性［15］，分析導致治療失敗的原因可能有：乳汁中的乳清蛋白阻礙了噬菌體對宿主菌的吸附和感染；噬菌體被乳汁中存在的酶降解；噬菌體被乳汁中的蛋白聚合沉淀［16］。由此可見，用噬菌體治療奶牛乳房炎的可行性還需進一步研究。

1.4 對彎曲桿菌病的防治 彎曲桿菌是各國普遍存在的食源性致病菌。據(jù)統(tǒng)計，美國全年報道的940多萬例食源性疾病中，由彎曲桿菌引起的約占9%［17］，所造成的經濟損失高達17億美元［18］。而多達30%的人彎曲桿菌感染病例是因為接觸或食用未熟感染雞雞肉所致［19］。1項人感染彎曲桿菌的風險評估結果顯示，雞肉中彎曲桿菌數(shù)量下降log10 CFU／g、2log10 CFU／g和3log10 CFU／g，可使人感染彎曲桿菌的幾率分別下降48%、85%、96%［20］，因此控制禽類彎曲桿菌感染是降低該菌對公共健康威脅最直接有效的手段。近年來利用噬菌體控制家禽彎曲桿菌感染的研究取得了極大成功。Carvalho等［21］研究發(fā)現(xiàn)，灌服噬菌體治療彎曲桿菌感染雞7 d后，雞腸道內彎曲桿菌數(shù)量下降了2log10 CFU／g。2014年，Hammerl等［22］利用噬菌體CP14和CP68聯(lián)合治療雞彎曲桿菌感染，發(fā)現(xiàn)兩者聯(lián)合使用可使感染雞腸道內彎曲桿菌數(shù)量下降超過3log10 CFU／g，比單獨使用兩種噬菌體治療效果好。

2 噬菌體在水產動物細菌病防治中的應用

2.1 對副溶血弧菌病的防治 副溶血弧菌是沿海地區(qū)夏季常見的引起食物中毒的病原菌之一。我國沿海水域、海產品中本菌的檢出率較高，近年來在發(fā)病死亡的養(yǎng)殖貝、蝦等體內也分離到本菌。噬菌體作為特異性病原體殺手，在防控水產動物副溶血弧菌病方面具有巨大的潛力。2014年，Jun等［23］研究噬菌體pVp-1對牡蠣多重耐藥副溶血弧菌感染的治療作用，發(fā)現(xiàn)pVp-1經藥浴給藥72 h后，治療組牡蠣體內副溶血弧菌數(shù)量下降了5log10 CFU／g；經表面給藥12 h后，治療組體內副溶血弧菌數(shù)量下降了6log10 CFU／g，表明噬菌體pVp-1通過藥浴和表面給藥均可有效控制牡蠣的副溶血弧菌感染。另1項研究發(fā)現(xiàn)，噬菌體A3S和Vpms1可有效保護感染副溶血弧菌的南美白對蝦幼蝦，降低其死亡率，而且感染后6 h內進行治療的抑菌效果優(yōu)于超過6 h治療的效果［24］。

2.2 對鰻弧菌病的防治 鰻弧菌能引發(fā)多種水產動物出血性敗血癥，曾造成世界范圍內多種水產養(yǎng)殖動物發(fā)病，嚴重危害著全球水產養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展［25］。多項利用噬菌體治療水產動物鰻弧菌感染的試驗取得了顯著成效。Higuera等［26］從雙殼類動物軟組織內分離到能裂解鰻弧菌的噬菌體CHOED，發(fā)現(xiàn)用其治療感染鰻弧菌的大西洋鮭魚20 d后，鮭魚存活率從60%提高到100%，且未觀察到鮭魚有不良反應。此外，Silva等［27］將噬菌體以108PFU／mL的劑量投放到感染鰻弧菌的石斑魚魚苗養(yǎng)殖水體中，結果發(fā)現(xiàn)，噬菌體可有效控制魚苗的鰻弧菌感染，治療組魚苗死亡率由17%下降到了3%。

2.3 對水產動物其他細菌病的防治 除了上述兩種常見病原菌，還有許多能引起水產動物疾病的細菌，如銅綠假單胞菌和嗜水氣單胞桿菌等。2013年，Khairnar等［28］研究發(fā)現(xiàn)，經噬菌體治療8～10 d后，由銅綠假單胞菌感染引起的鯰魚皮膚潰瘍性損傷程度降低了7倍。Jun等［29］則比較了噬菌體通過兩種不同途徑給藥對泥鰍嗜水氣單胞桿菌感染的治療作用，結果腹腔注射治療組泥鰍的累計死亡率明顯低于噬菌體懸液浸泡日糧飼喂組。

3 結語

噬菌體用于動物細菌病的防治是安全、有效的，且預防效果明顯。同時，噬菌體因有特異性，不會破壞正常菌群，抗性突變菌株毒力通常減弱［30］的優(yōu)點，在細菌病治療制劑方面的潛力巨大，尤其是在耐藥菌或慢生長菌感染中的應用價值更高。目前對臨床感染細菌種類的快速鑒定也為噬菌體的準確應用提供了保障，但仍然需要解決一些重要問題：一是對于體內應用的噬菌體，為了避免進入體內后被機體的網狀內皮系統(tǒng)清除，需篩選出能長時間存留于循環(huán)系統(tǒng)中的毒株，或應用合適的保護劑保護噬菌體的活性；二是找出應用噬菌體的有效給藥途徑和時機；三是避免個別噬菌體將非毒力菌株轉變?yōu)槎玖辏?1］。相信隨著研究的深入，以上問題會逐一解決，使噬菌體在現(xiàn)代健康養(yǎng)殖模式中發(fā)揮重要作用。

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（編輯：陳希）

Advances in the Application of Bacteriophage in the Prevention and Treatment of Animal Bacterial Disease

JIANG Yi-qian1，2，QI Yu1，2，WANG Mei-ling1，2，XU Feng-yu1，2?
（1.College of Animal Science and Technology，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China；2.Key Laboratory of Animal Production，Product Quality and Security，Ministry of Education of the people’s Republic of China，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China）

This paper reviewed the advances in the application of virulent bacteriophages in the animal infectious diseases caused by some common bacteria in breeding industry，such as E.coli，Salmonella，Staphylococcus aureus，Campylobacter，V.parahaemolyticus，V.anguillarum and so on.

bacteriophage；animal bacterial disease；prevention and treatment

2015-02-02

A

1002-1280（2015）05-0066-04

S852.6

吉林省科技廳項目（20140204069NY）；綠色環(huán)保型豬用飼料添加劑的研發(fā)與應用（2011-Y05）

蔣依倩，碩士，從事動物微生態(tài)制劑方面研究。

徐鳳宇。E-mail：Xvfengyv2002＠126.com