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生物防控疾病的优势及不足

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    过去30年,水产养殖有了很大的发展,但细菌性感染疾病的发生限制了集约化养殖的进一步发展,而且由于抗生素的滥用导致了细菌耐药性的广泛传播,因此迫切需要寻找环境友好型的替代方法。虽然这些方法中的大多数仍处于研究和开发阶段,但其中一些已显示出较为有效的结果。

    益生菌、益生元、合生元、后生元的应用

    益生菌在肠道内可以为宿主提供营养,可以抵抗病原体,并有助于宿主免疫系统的发展和分化。益生菌可以生产抗菌素抵抗病原菌,可以与病原菌进行空间和营养竞争,可以抑制病原菌毒力基因表达,或干扰病原菌群体密度感应系统。益生菌的抗菌作用可能与抗生素、细菌素、脂肪酸、过氧化氢、裂解酶或有机酸的产生有关。

    益生元是不可消化的食物成分,它们在胃肠道的选择性代谢中产生有益的作用,特异性的改变肠道微生物组成。益生元可以促进肠道内有益菌的定植和增长,通过争夺上皮细胞表面的复合多糖而减少病原菌的数量,增加肠道黏液,短链脂肪酸和细胞因子的合成。

    虽然实验证实益生菌和益生元在水产养殖中可用于替代部分抗生素的使用,但是,在水产养殖系统中长期添加大量活菌也可能获得抗生素耐药性。因此,更好地了解宿主体内平衡和疾病状态下的肠道微生物组成将有助于研发合理的方法,如最佳剂量、摄入时间。这些机制将有助于养殖者使用后生元(代谢副产品),以及开发和优化协同组合品,即合生元,作为可行的治疗和预防策略。

    噬菌体应用

    噬菌体可按其生命周期分为两类:溶原性噬菌体和裂解性噬菌体。裂解性噬菌体具有快速溶解被感染细菌的能力,并且在感染期间能够增殖,这使它们成为潜在的生物控制剂。此外,噬菌体在物种或菌株水平对其侵染目标具有高度特异性,从而将对共生细菌的不利影响降至最低。这些特性为控制特定病原体提供了有利条件,在不影响正常微生物群的情况下选择性地消除病原菌。

    植物提取物(植生元)

    植物提取物,又称植生元,因其抗菌、抗炎、抗氧化和抗寄生虫活性,近年来在水产养殖中得到了广泛的应用。先前研究表明,植物精油及其主要成分,如百里香酚和香芹酚,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、蜡样芽胞杆菌和沙门氏菌有抑制效益,但对假单胞菌抑制效果较差,因其体外多糖的形成增加了对这些化合物的抗性。

    密度感应系统淬灭剂

    群体感应是一种微生物细胞间的通讯机制,它通过种群密度的变化来调节基因表达,如毒力因子产生、生物膜形成和生物发光等。细菌的QS系统通常至少分为三类:(1)革兰氏阴性菌的LuxI/luxR型QS;(2)革兰氏阳性菌的寡肽-双组分型QS;(3)革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌中均有luxS型QS。这种密度感应系统机制的揭示为人们利用化合物或酶来抑制QS,从而控制病原菌的感染,这些化合物或酶称为QS淬灭剂。

    各种生物防控手段的优缺点:

    益生菌、益生元、合生元、后生元,优点:促进增长和健康,调节免疫应答;防止病原定植和感染。缺点:对多数病原感染的保护力有限;多变的协同效果很难把控。

    噬菌体,优点:具有特异性,避免对宿主正常菌群的损伤;复方噬菌体(phagecocktails)能降低抗性产生,比单一效果好。缺点:毒力基因和抗生素耐药基因传递风险,具有产生抗性的风险。

    植生元,优点:多效性,抗微生物、抗寄生虫、抗炎、抗氧化等;提高宿主存活率。缺点:很多组分不稳定,对光敏感、对热敏感;与宿主肠道菌群的互作不清楚。

    密度感应系统猝灭剂,优点:减少病原的生物膜形成和毒力因子产生;提高宿主存活率。缺点:剂量反应机制不明晰,具体实施方案仍在探索中。

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