前言:尋找寫作靈感?中文期刊網用心挑選的蛭弧菌潛在運用及其問題綜述,希望能為您的閱讀和創作帶來靈感,歡迎大家閱讀并分享。
噬菌蛭弧菌(Bdellovibrio,簡稱Bd菌,以下稱蛭弧菌),是寄生于其他細菌并能導致其裂解的一類革蘭氏陰性細菌。蛭弧菌以弧、桿狀為主,其菌體長度為0.8~1.2μm,寬度為0.25~0.40μm。菌體一端附著一到數根帶鞘的鞭毛,另一端則有數根釘狀的纖毛結構存在。1962年首次由Stolpetal[1]專家從菜豆葉燒病假單胞菌中發現蛭弧菌。該菌種的功能與噬菌體相似,能夠通過裂解作用,將致病菌殺死,近年來逐漸受到學者的關注,其微生態制劑的使用效果、規?;a后的潛在使用效果是當前研究的熱點問題。 1蛭弧菌在水產養殖中的應用 隨著社會經濟的快速發展,人們對水產養殖產品的需求量逐漸增大。為了滿足人們日益增長的需求,獲得更好的經濟效益,水產養殖密度越來越大,從粗放型養殖向集約型養殖轉變。水產養殖業在這種發展趨勢下,其病害表現出新特點:一是病原微生物數量和種類逐漸增加。二是病原微生物的傳播速度較以往要快。在集約化養殖模式下,養殖生物的病害發生也較過去加重,養殖生態環境遭到破壞,出現了水體氮和磷的污染、重金屬污染等現象,給水產養殖業造成嚴重損失。雖然抗生素使用不當或過量會造成一些不良后果,如增加水產養殖生物的抗藥性、污染水產養殖環境、給水產養殖產品造成安全隱患等,但是受養殖條件、技術水平等因素的影響,其依然是水產養殖中的常用藥劑。近年來,為了確保水產養殖產品的安全,保護養殖環境,病害的生物防治方法正逐漸興起。 蛭弧菌具有獨特的“寄生”和“裂解(溶菌)”宿主細胞的生物學特性。上海水產大學和中國水產科學研究院東海水產研究所聯合研究的結果表明,噬菌蛭弧菌對嗜水氣單胞菌、副溶血弧菌、鰻弧菌、溶藻弧菌、哈維氏弧菌、大腸桿菌、熒光假單胞菌、愛德華氏菌等革蘭氏陰性菌均有較好的裂解作用。而水生動物細菌性疾病的病原菌以氣單胞菌屬、假單胞菌屬、弧菌屬為主,此3屬細菌均為革蘭氏陰性菌,正是噬菌蛭弧菌的裂解對象,且蛭弧菌對其裂解率高達70%~100%。因此,許多學者努力尋找方法把蛭弧菌應用到水產養殖中。 近年來,關于蛭弧菌應用在貝類、蝦類、蟹類、魚類等水產養殖中的研究也越來越多,這些研究都表明,在養殖過程中添加了蛭弧菌,可以起到疾病防治、提高成活率、增長體重體長和凈化養殖生態環境的效果。 陳麗蕓等[2]研究發現,添加蛭弧菌后可以使大菱鲆紅嘴病的發生率由10.17%降到0.93%,說明蛭弧菌能有效預防紅嘴病的發生。另外,在治療紅嘴病方面,添加蛭弧菌后能100%治愈紅嘴病。何偉杰等[3]對大菱鲆施用蛭弧菌,使其水體中蛭弧菌濃度均為107pfu/mL,結果表明:蛭弧菌添加組大菱鲆的生長指標和存活率顯著高于生產組和對照組(P<0.05);與生產組相比,蛭弧菌添加組大菱鲆的成活率提高了13.23%,增重率、體重平均日增長量、體長增長率、體長平均日增長量、肥滿度分別提高了663%、130.35mg、28.09%、31.82μm、4.99。而蛭弧菌添加組的養殖池中的弧菌數明顯減少。陳家長等[4]研究表明,將蛭弧菌和光合細菌結合使用對養殖生態環境有一定的改善作用,主要反映在實驗組池塘中的COD、硫化物和氨氮得到有效的控制,但對pH值沒有明顯的影響。 1989年美國食品和藥品監督局(FDA)已批準蛭弧菌微生態制劑在養殖業上使用。目前,我國一些生物工程有限公司已經有蛭弧菌微生態制劑的商品出售。作為一種生化防治的生態制劑,蛭弧菌微生態制劑以其無污染、無殘留的優勢在水產養殖業中越來越受到重視。但是目前蛭弧菌微生態制劑仍然存在一些問題:一是適合生產用的優良菌種的篩選問題。雖然經過試驗和研究,已經獲得了較多的優良蛭弧菌菌種,但是受到技術水平和經費等因素的限制,目前僅少數蛭弧菌菌種數量能夠大規模生產,不能夠為市場提供足夠的蛭弧菌。目前,蛭弧菌菌種的來源主要是陸生動物,將其應用于水生生物,效果的不確定性較大。由于以上原因,目前蛭弧菌菌種還不能夠大規模的應用在水產養殖中。二是制劑的穩定性差。微生態制劑與一般的抗生素相比,其穩定性較差,要將微生態制劑廣泛應用于生產,就要延長其保質期,解決微生物制劑效果穩定性差的問題。三是合理使用制劑。微生態制劑是通過培養蛭弧菌來達到殺死其他致病菌,確保水產養殖生物健康的目的,因而微生態制劑發揮作用的過程就是蛭弧菌由小到大、由少到多的過程。蛭弧菌作為一種細菌,其生長需要一定的時間,導致微生態制劑的藥效發揮具有一定滯后性。 2蛭弧菌在家禽養殖中的應用 蛭弧菌不但能夠應用在水產養殖中,對魚類疾病進行預防和治療,噬菌蛭弧菌微生態制劑也可以應用在家禽養殖中,在減少和杜絕畜禽疾病發生的同時使畜禽獲得更高的生產性能。 劉宇卓等[5]進行了蛭弧菌活菌制劑對病鴨PA病治療效果的試驗。試驗依據治療藥劑不同設2個處理,分別為處理A:采用蛭弧菌活菌制劑治療,用量為0.02mL/羽•次;CK:采用藥物氯霉素原粉進行治療,按1g/kg飼料進行拌料。試驗中各處理病鴨數量均為800只,試驗持續時間均為1個療程。對2個處理的治愈率進行比較后發現:試驗組治愈率較對照組高26.8%。 為了研究蛭弧菌在雛雞生產中的效果,馮曉英等[6]進行了相關試驗。依據使用藥劑的不同,將試驗雛雞隨機分3組,分別為蛭弧菌試驗組(使用含蛭弧菌8×106pfu/mL的微生態制劑)、抗菌藥物組和空白組。試驗后分別測定雛雞的病死率、全期成活率、2周齡雛雞平均體重。病死率最高的為空白對照組,達到了6.4%,最低的為使用抗菌藥物組,為2.20%,蛭弧菌試驗組較空白對照組低3.65%,較抗生素組高0.55%。全期成活率和2周齡雛雞這2項指標按照由好到壞依次排序為蛭弧菌試驗組>抗菌藥物組>對照組。蛭弧菌試驗組的全期成活率和2周齡雛雞平均體重較抗菌藥物組和對照組分別增加了0.30、8.40個百分點和2.50、9.59g,表明蛭弧菌能夠減少雛雞死亡數目,增加雛雞體重。 目前,市面上用于家禽的蛭弧菌微生態制劑的商品出售,跟用于水產養殖中的蛭弧菌微生態制劑一樣,也蛭弧菌微生態制劑也存在很多問題,目前應用并不廣泛。尤其應該注意的是,微生態制劑在家禽生長發育的不同時期使用,其效果不同。一般使用時間較早或者在應激期使用可以取得較好的效果。#p#分頁標題#e# 3蛭弧菌在其他方面的潛在應用 3.1蛭弧菌在食品工業中的潛在應用食品保質期是食品行業發展過程中非常重要的一個問題,是關系到食品品質和生產的經濟效益的問題。蛭弧菌具有裂解作用,將其應用在食品生產中,能夠通過裂解作用將食品腐敗的致病菌殺死,從而達到長時間保持食品新鮮的目的。 鮑星等[7]分別用蛭弧菌溶液(試驗組)和無菌水(空白組)簡單浸漬清洗鮮切香芹,發現與空白組相比,試驗組對鮮切香芹大腸桿菌有明顯的消除作用,而且104pfu/g蛭弧菌組可以在較長時間內(30min)使鮮切香芹保持良好的感官狀態。劉春嬌等[8]將經致病菌侵染的新鮮蘋果用不同濃度(102、104、106、108pfu/mL)的蛭弧菌進行浸泡,發現蛭弧菌對蘋果表面常見致病菌有很好的消除效果,且蛭弧菌濃度越高,消除效果越好,消除率最高達到99.1%。與化學殺菌劑相比,蛭弧菌雖然起效慢,但作用時間久,能較長時間地控制致病菌生長。許少丹等[9]利用蛭弧菌BDK-1進行消除雞蛋表面的沙門氏菌的人工模擬試驗,結果表明:蛭弧菌BDK-1在其濃度為106~1010pfu/mL時,可有效消除雞蛋表面的沙門氏菌。 試驗證明,無論是專性寄生的蛭弧菌還是其H-I突變株的脂質A都與一般的脂質A不同,是一類完全缺失負電荷基團的脂質A。這種脂質A的磷酸基團被α-D-甘露糖所取代[10]。該結構使得由人的巨噬細胞誘導產生的因子所決定的內毒素作用減弱。此外,Lenzetal[11]研究表明,蛭弧菌不能存活于真核細胞內。因此,至今沒有發現該菌對真核細胞有毒的報道。研究表明,該菌對小白鼠、豚鼠、家兔等動物無毒性作用,對猴腎、Hela細胞組織培養也未引起細胞病變。這從一個方面提供了蛭弧菌用于食品工業的可行性。 3.2作為水體污染指示菌的潛在應用 蛭弧菌并不在特定的范圍內分布,其可能會存在于淡水、海水、污水、沉淀物、土壤和植物根際等各種自然環境中。余倩等[12]和楊淑專等[13]的相關研究表明蛭弧菌菌含量越高,細菌總數越大。在水體受到污染的情況下,會出現眾多的細菌。細菌出現的種類和數量會隨著水體受到污染的程度發生變化。研究表明,如果水體受到了污染,最先出現的是大腸桿菌、沙門氏菌等;如果水體持續污染,蛭弧菌也將會出現。蛭弧菌的數量與水體的污染程度有密切的關系:當水體污染程度逐漸增大時,該菌數量也逐漸增加;水體污染程度減小,該菌數量也逐漸減少。 因此,蛭弧菌數量較少時,表明水體污染程度較輕;蛭弧菌數量較多時,水體污染程度較重。 3.3在醫療中的潛在應用 蛭弧菌具有的某些特性,使其在醫療中也可能具有非常好的潛在應用。蛭弧菌可抵御自然界中某些有毒物質[14]。而且蛭弧菌不能存活于真核細胞內,可以說明它對人體的危害極小。蛭弧菌不但可能有效預防由Pseudomonas引起的燒傷傷口感染,還可能有效解決由Burkholderia和Pseudo-monas引起的囊腫性纖維化病人肺部感染問題以及預防由Proteus所導致的泌尿管道感染。 蛭弧菌外膜脂多糖(LPS)所具有的特殊抗體反應是其作為潛在治療因子的另一研究熱點。Schwudkeetal[10]確定了蛭弧菌外膜脂多糖的構成成分類脂A的結構,發現其不尋常之處在于缺乏負電荷基團。對比研究蛭弧菌和E.coliK12的脂多糖和類脂A,發現前者導致的腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的分泌量只有后者的1%,且前者導致的雜交腫瘤生長因子的分泌量與后者相比也大大降低,這為蛭弧菌脂多糖和類脂A在醫療中的應用提供了理論基礎。 4展望 鑒于蛭弧菌的生理生化特性及其裂解致病菌的特殊功能,蛭弧菌在生物防治、食品以及醫療領域具有良好的應用前景,但要廣泛應用還需要集中科研力量進行研究,須解決以下幾個方面的問題。 4.1優良生產用蛭弧菌菌株的篩選 試驗用的蛭弧菌因為經過人工反復的傳代,加大了發生突變的可能,而按照國際通用法則,生物制劑的生產菌種必須經過嚴格的鑒定、分類,確保其生物學原型。因此,如果要進行大規模的生物制劑生產,不能夠將試驗用的蛭弧菌作為菌株使用。從目前的研究結果來看,大多數野生菌株都存在于宿主細胞內。但對其衍生菌株(兼性及不依賴于宿主細胞)尤其是對其突變株用于描述蛭弧菌代謝機制的研究,具有重要意義和指導實踐價值。 4.2產品的安全性問題 雖然目前的理論都顯示蛭弧菌對動物及人體無害,但是要想將蛭弧菌制品真正廣泛應用于食品加工和醫療領域,還需要大量的試驗數據支撐。因此,未來動物毒性試驗數據的積累是蛭弧菌真正能廣泛應用的基礎。 4.3生產工藝的優化 目前,關于噬菌蛭弧菌的培養、使用等方面的研究多停留在實驗室階段。由于實驗室研究具有需要的噬菌蛭弧菌量較少、培養和保存環境較好、保存和運輸簡單等特點,實驗室培養和使用的方法在大規模生產過程中不適宜。大規模的生產和使用對噬菌蛭弧菌提出了更高的要求:一是耐儲藏且易于儲藏。對儲藏的條件要求不高,且能在較長時間內保持活性。二是便于運輸。在實際生產和使用中,噬菌蛭弧菌微生態制劑要便于包裝和運輸。三是使用方便。微生態制劑的使用者文化水平和科研素質普遍較低,因而微生態制劑必須要求使用方便,療效好,才能大規模推廣應用。