雞大腸桿菌和沙門氏菌感染的噬菌體療法研究進展

摘 要：噬菌體在雞養(yǎng)殖中的應用已成為一種備受關(guān)注的生物控制方法，作為一種天然殺菌劑，噬菌體能針對性地攻擊特定的細菌，而不會影響人和動物健康，也不會影響環(huán)境。噬菌體應用于養(yǎng)殖業(yè)中，可以有效控制沙門氏菌病、大腸桿菌病等細菌性疾病，減少抗生素的使用。噬菌體具有高度的生物特異性，不易產(chǎn)生耐藥性，對耐藥菌株也有效，是具有廣泛應用前景的抗生素替代產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：噬菌體；大腸桿菌；沙門氏菌

基金項目：山東省科技型中小企業(yè)創(chuàng)新能力提升工程（2022TSGC2305）

2022年度煙臺市科技創(chuàng)新發(fā)展計劃（鄉(xiāng)村振興類）（2022XCZX084）

第一作者：于洋（1998—），男，碩士，主要從事噬菌體治療工作，E-mail：1029923246@qq.com

通信作者：趙成新（1975—），男，本科，高級工程師，主要從事動物用添加劑及藥品的開發(fā)應用工作，E-mail：533074@qq.com

收稿日期：2024-03-27

中圖分類號：S852.61 文獻標識碼：A 文章編號：1673-1085（2024）09-0045-05

1 引言

近年來，全球范圍內(nèi)對于禁止抗生素在養(yǎng)殖業(yè)中的使用越來越多地受到關(guān)注。研究表明，抗生素過度使用是導致抗生素耐藥性風險升高的主要因素[1]。當抗生素被過度使用時，微生物會逐漸對其產(chǎn)生抵抗力，使得這些藥物在治療感染性疾病時效果大打折扣。此外，養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的使用也可通過獸藥殘留或廢水排放等方式，對水體和土壤造成污染，進而影響生態(tài)系統(tǒng)的平衡[2]。為解決這一問題，許多國家和國際組織開始采取措施，限制或禁止在養(yǎng)殖業(yè)中使用抗生素。歐盟自2006年起就禁止在飼料中添加促生長類抗生素[3]。同時，一些國家也加強對動物用藥的監(jiān)管，限制抗生素的使用范圍和劑量，以推動養(yǎng)殖業(yè)向更加可持續(xù)和健康的方向發(fā)展。我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部194號公告指出，自2020年1月1日起，退出除中藥外的所有促生長類藥物飼料添加劑品種[4]。

隨著抗生素在養(yǎng)殖業(yè)中限制使用的加強，噬菌體作為一種新型制劑引起了人們的重視。噬菌體是一種自然存在的病毒，能夠感染并殺滅特定的細菌，被廣泛認為是一種潛在的替代抗生素的選擇[5]。噬菌體的特點在于其高度特異性[6]，與抗生素相比，它們能夠選擇性地攻擊特定的目標細菌，而不會影響其他有益細菌的生存。此外，噬菌體能夠與細菌共存，形成一種平衡，這有助于減少抗性菌株的發(fā)展[7]。

2 雞細菌感染的噬菌體療法

噬菌體制劑添加到飼料或飲水中，可以針對性地清除導致動物疾病的細菌，從而減少抗生素的使用。雞最常見的是大腸桿菌感染和沙門氏菌感染。

2.1 大腸桿菌感染的噬菌體療法

大腸桿菌（Escherichia coli）是一種常見的腸道細菌，通常存在于雞的腸道中。大腸桿菌感染可能引起的癥狀和影響包括：①呼吸系統(tǒng)問題：一些致病性大腸桿菌可引起雞的呼吸系統(tǒng)感染，導致呼吸困難、咳嗽、打噴嚏等癥狀；②消化系統(tǒng)問題：大腸桿菌感染可引起雞群腹瀉、消化不良；③關(guān)節(jié)炎和肌肉病變：一些情況下，大腸桿菌感染可能引起雞的關(guān)節(jié)炎或肌肉病變，導致腫脹、疼痛和行走困難；④蛋質(zhì)量下降：大腸桿菌感染母雞可能影響蛋的質(zhì)量，導致蛋殼質(zhì)量下降或出現(xiàn)異常[8-9]。

Jhandai等[10]從家禽養(yǎng)殖場廢水中分離出一種新的裂解性大腸桿菌噬菌體vB_EcoS_PJ16，對分離的噬菌體進行體內(nèi)口服治療評估，以限制雛雞的大腸桿菌感染，結(jié)果顯示與對照組相比，治療組和預防組的死亡率分別降低20%和30%。Anh等[11]研究評估了MHH6和PR2兩種噬菌體對感染O6型大腸桿菌肉雞的抗感染效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與未使用噬菌體的陰性對照組相比，分別用MHH6、PR2、MHH6+PR2噬菌體處理的3組雞的死亡率明顯降低，其心臟、肝臟和脾臟中的大腸桿菌密度均顯著降低。Lau等[12]評估了噬菌體EC1對雞感染大腸桿菌O78：K80的抗感染效果，發(fā)現(xiàn)與未使用噬菌體的陰性對照組相比，噬菌體EC1通過氣管內(nèi)接種治療感染大腸桿菌O78：K80的雞后，在感染后第1天和第2天，肺內(nèi)大腸桿菌明顯降低，死亡率從83.3%下降到13.3%。此外，在感染后第21天，與僅感染大腸桿菌的雞相比，經(jīng)噬菌體治療后的雞體重增加15.4%。上述結(jié)果表明噬菌體可用于預防和治療家禽的大腸桿菌病。然而并不是所有病例的噬菌體治療都是成功的，Tsonos等[13]研制的噬菌體雞尾酒制劑在體外能夠有效地裂解APEC CH2株，但在臨床試驗中，大腸桿菌（APEC菌株CH2）經(jīng)氣管感染雞，感染后2 h分別通過氣管、食管和飲用水3種途徑給予噬菌體雞尾酒制劑治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與未治療組相比，治療組的死亡率、病變評分或體重減輕沒有顯著降低。這可能與CH2在細胞內(nèi)增殖（例如在巨噬細胞或嗜異性細胞中），阻止噬菌體到達其在細菌宿主上的受體，從而避免感染和溶解有關(guān)。

2.2 沙門氏菌感染的噬菌體療法

沙門氏菌（Salmonella）是一類常見的致病菌，可以引起雞的沙門氏菌感染，給雞的健康和生產(chǎn)帶來嚴重影響。沙門氏菌感染雞的癥狀和后果包括：①腹瀉和消化問題：沙門氏菌感染后最常見的癥狀之一是腹瀉，出現(xiàn)粘液樣或血樣腹瀉，同時伴隨食欲減退和消化系統(tǒng)疾??；②營養(yǎng)不良和體重下降：感染后的雞只可能出現(xiàn)營養(yǎng)吸收不良，導致生長停滯，甚至體重下降，影響?zhàn)B殖效益；③蛋殼污染：感染沙門氏菌的雞群會將細菌排放到蛋殼表面，導致蛋殼污染，增加食品安全隱患；④死亡率增加：沙門氏菌感染嚴重時，可導致雞群死亡率增加，尤其是在幼雞或免疫系統(tǒng)較弱的雞群中[14-15]。

Sonalika等[16]在家禽屠宰場廢水中分離出五種對沙門氏菌具有特異性裂解作用的噬菌體。在噬菌體（PSE5）空斑試驗中，加入噬菌體后2 h內(nèi)，當噬菌體感染倍率（MOI）為0.01時，噬菌體的活性最高。將0.01 MOI的噬菌體（PSE5）用浸漬法接種于感染腸炎沙門氏菌的生雞蛋表面來治療沙門氏菌感染，結(jié)果表明，與不添加噬菌體的對照組相比，添加噬菌體可使回收的沙門氏菌減少2×106 CFU/mL。Cao等[17]從肉雞養(yǎng)殖場的污水和糞便中分離純化出16株沙門氏菌噬菌體，選出了一種名為vB_SalP_LDW16的噬菌體，根據(jù)噬菌體宿主范圍測試，vB_SalP_LDW16噬菌體的宿主范圍很廣，屬于長尾噬菌體科和冠狀病毒目，具有雙鏈DNA，能裂解實驗室中儲存的88%（22/25）沙門氏菌菌株。在SPF雞模型中使用致病性腸炎沙門氏菌驗證了其臨床治療效果，治療試驗結(jié)果表明，噬菌體vB_SalP_LDW16能夠顯著降低血液中的細菌數(shù)量，改善腸道、肝臟和心臟損傷的病理變化，促進雞的生長發(fā)育。Ku?mińska-Bajor等[18]從污水樣本中分離出UPWr_S1、UPWr_S3、UPWr_S4噬菌體，測得UPWr_S1、UPWr_S3和UPWr_S4噬菌體對6個血清型的67株沙門氏菌的裂解效率分別為41%、82%和55%，并將三株噬菌體制成雞尾酒制劑以灌胃方式用于治療感染105 CFU/mL腸炎沙門菌（327 lux株）的禽類，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在口服UPWr_S134噬菌體雞尾酒治療的沙門氏菌感染雞體內(nèi)，內(nèi)臟中的病原體數(shù)量顯著低于未治療的雞。此外，噬菌體與溫和加熱相結(jié)合可有效控制生雞蛋中的沙門氏菌，Yi等[19]從美國俄亥俄州畜牧場分離的兩種噬菌體（OSY-STA和OSY-SHC），分別對14種鼠傷寒沙門氏菌和5種腸炎沙門氏菌具有溶菌活性。OSY-STA和OSY-SHC噬菌體在酸性或堿性環(huán)境（pH值5～11）以及在4 ～55 ℃保溫期間仍能存活，臨床試驗表明，在生雞蛋中分別接種與自然感染水平相當?shù)牟煌逍偷纳抽T氏菌2.7 log CFU/mL，4 ℃下噬菌體處理24 h，55 ℃下進行最長13 min的溫和處理，綜合處理后，鼠傷寒沙門氏菌和腸炎沙門氏菌分別減少了1.8、2.5 log CFU/mL。上述結(jié)果表明，使用噬菌體來抑制沙門氏菌效果不錯，未來可能成為家禽養(yǎng)殖場預防沙門氏菌感染的一種新策略。

3 展望

盡管噬菌體在治療一些雞類疾病方面表現(xiàn)出良好的效果，但其應用也存在一些限制。例如噬菌體療法的有效性受噬菌體宿主范圍限制，某些噬菌體只對特定細菌有效，而無法對多種病原菌產(chǎn)生作用；其次，噬菌體耐受性的出現(xiàn)也是一個問題，有些細菌會產(chǎn)生抗性，降低噬菌體的療效。此外，噬菌體治療的臨床研究和標準化方面還存在不足，相比抗生素，噬菌體的療效和安全性需要更多的臨床研究來證明。盡管存在挑戰(zhàn)，但噬菌體作為養(yǎng)殖業(yè)的生物控制工具仍然有著廣闊的發(fā)展前景。隨著科學技術(shù)的不斷進步，噬菌體的研究將更加深入，有望開發(fā)出更廣譜、更有效的噬菌體制劑。此外，隨著公眾對食品安全和動物福利的關(guān)注增加，噬菌體可能會成為替代抗生素的重要選擇之一，其天然、高度特異性的特點，使其成為未來雞養(yǎng)殖業(yè)中的潛在利器，有助于改善養(yǎng)殖環(huán)境、提高產(chǎn)品質(zhì)量，并減少抗生素濫用所帶來的問題。

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Advances in Phage Therapy for Chicken E. coli and Salmonella Infection

YU Yang 1，WANG Xiande 1，LIU Xiao 1，ZOU Dezhi 1，YAN Ning 2，F(xiàn)ANG Chao 3，

ZHAO Cheng Xin1

（1.Yantai Jinhai Pharmaceutical Co，Yantai 265323，China;

2.Yantai Fushan District animal disease prevention and control center，Yantai 265500，China;

3.Laiyang city Dafang avian disease research Institute，Yantai 265299，China）

Abstract： The application of bacteriophage in chicken breeding has become a kind of biological control method. As a natural bactericide， phages target specific bacteria without affecting human and animal health or the environment. In chicken breeding， bacteriophages can effectively control bacterial diseases， such as salmonellosis， colibacillosis， etc.， and reduce the use of antibiotics. Bacteriophages have high biological specificity， are not easy to produce drug resistance， and are also effective against drug-resistant strains， which is a promising alternative to antibiotics.

Keywords： Bacteriophage; E. coli; Salmonella