噬菌体在动物细菌病防治中的应用研究进展

蒋依倩，齐宇，王美玲，徐凤宇∗

（1.吉林农业大学动物科技学院，长春130118；2.吉林农业大学动物生产及产品质量安全教育部重点实验室，长春130118）

噬菌体在动物细菌病防治中的应用研究进展

蒋依倩1，2，齐宇1，2，王美玲1，2，徐凤宇1，2∗

（1.吉林农业大学动物科技学院，长春130118；2.吉林农业大学动物生产及产品质量安全教育部重点实验室，长春130118）

综述了毒性噬菌体在防治大肠杆菌、沙门菌、金黄色葡萄球菌、弯曲杆菌所致畜禽或实验动物传染病及副溶血弧菌、鳗弧菌、铜绿假单胞菌等所致水产动物传染病中的应用进展，以期为相关领域研究提供参考。

噬菌体；动物细菌病；防治

噬菌体是能特异性感染细菌、支原体、螺旋体、放线菌以及蓝细菌等的病毒，亦称细菌病毒［1］。作为地球上最丰富的物种［2］，几乎有上述微生物存活的环境就存在相应的噬菌体［3］。根据噬菌体与宿主菌的关系，可将其分为温和噬菌体和毒性噬菌体，其中毒性噬菌体在感染宿主菌后能快速复制、增殖，最终裂解并杀灭细菌［4］。利用该特性防治细菌病的研究曾经因为抗生素的开发应用而被弱化，但从未停止。近年来，随着细菌耐药问题的凸显，以及人们对绿色食品和环境保护的需求，越来越多的研究者开始重新探索应用噬菌体防治细菌病的道路，并取得了一定的进展。

1 噬菌体在畜禽细菌病防治中的应用

1.1 对大肠杆菌病的防治 大肠杆菌病是养殖业最常见的细菌性疾病之一，可以引起畜禽的高死亡率和产品污染，给畜牧业带来严重的经济损失。研究表明噬菌体可有效防治养殖过程中畜禽大肠杆菌感染。2014年，El-Gohary等［5］将噬菌体喷洒到接种大肠杆菌的褥草上，结果发现喷洒噬菌体组肉鸡与未喷洒组相比体重增加快、死亡率低，且未观察到噬菌体对肉鸡有副作用。人畜共患的食源性病原体大肠杆菌O157∶H7的主要宿主和传染源为反刍动物。利用噬菌体降低养殖过程中该病原体在反刍动物体内的定殖，可减少其进入食物链的风险［6］。但近年来的研究表明，噬菌体通过口服给药对反刍动物体内大肠杆菌O157∶H7的作用不明显。可能的原因有：噬菌体与瘤胃和胃肠道内的食物残渣或其他杂质发生了非特异性结合；噬菌体在胃内酸性环境下失活；到达胃肠道的噬菌体数量不足等［7］。因此开发新型的噬菌体给药系统成为了噬菌体治疗领域函待解决的问题。Stanford等［8］成功地将噬菌体包埋于聚合物内，制成了能抵御外界酸环境的微囊，口服这种微囊化的噬菌体能显著降低肉牛体内的大肠杆菌数量。这种新的噬菌体剂型为噬菌体在畜牧业中的推广应用开辟了广阔的道路。

1.2 对沙门菌病的防治 沙门菌主要的宿主是家禽，感染途径包括水平传播和垂直传播，感染后会严重影响种蛋的孵化率、育雏率和成活率，给养殖户带来巨大的经济损失［9］。而噬菌体能减少沙门菌在鸡肠道内的定殖，降低沙门菌传染的风险。Lim等［10］研究发现，分别以109PFU／g、107PFU／g和105PFU／g剂量的噬菌体口服治疗3周后，可使感染鸡盲肠内沙门菌数量显著下降，且剂量为109PFU／g的试验组有70%的鸡盲肠内未检测到沙门菌。另一项研究表明，向蛋鸡基础日粮中添加针对鸡沙门菌、鸡白痢沙门菌、鼠伤寒沙门菌、肠炎沙门菌、德比沙门菌和金黄色葡萄球菌的混合噬菌体（0.4 g／kg或0.8 g／kg日粮），可使蛋鸡盲肠内容物内沙门菌数量直线下降，且未观察到噬菌体作为饲料添加剂对蛋鸡的产蛋性能和鸡蛋品质有不良影响［11］。此外，噬菌体还能减少种蛋孵化过程中的沙门菌感染。Henriques等［12］向孵化过程中感染沙门菌的蛋壳表面喷洒噬菌体后发现，喷洒组孵出的雏鸡与未喷洒组相比关节炎症状明显减轻，且8 d后症状消失，与未感染沙门菌种蛋孵出的雏鸡状态相似。这说明噬菌体可阻断沙门菌的垂直传播。

1.3 对金黄色葡萄球菌病的防治 金黄色葡萄球菌是引发奶牛乳房炎的首要致病菌，严重危害着奶牛业的发展。而随着金黄色葡萄球菌耐药性的产生，由其引发的相关疾病的治疗越来越困难，人们再次高度关注噬菌体对其的控制效果。各国研究者多通过建立小鼠感染模型研究噬菌体对金黄色葡萄球菌感染的防治作用。研究发现，将金黄色葡萄球菌噬菌体P954接种到患有中性粒细胞减少症的小鼠体内，小鼠未出现中毒或死亡现象，证明了噬菌体P954的安全性［13］。Gupta等［14］从污水中分离到金黄色葡萄球菌噬菌体P-27／HP，发现其可保护MRSA（methicillin-resistant Staphylococcus aureus，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）感染的小鼠不患菌血症及继发死亡，3 d治疗期结束后，小鼠脾中MRSA数量下降了6log10 CFU／g。将噬菌体直接运用于奶牛亚临床乳房炎治疗的研究表明，每日向奶牛乳腺中注射1011PFU的噬菌体K，5 d后治愈率仅为16.7%，而且从治疗组分离到的金黄色葡萄球菌对噬菌体K仍然敏感，未产生噬菌体抗性［15］，分析导致治疗失败的原因可能有：乳汁中的乳清蛋白阻碍了噬菌体对宿主菌的吸附和感染；噬菌体被乳汁中存在的酶降解；噬菌体被乳汁中的蛋白聚合沉淀［16］。由此可见，用噬菌体治疗奶牛乳房炎的可行性还需进一步研究。

1.4 对弯曲杆菌病的防治 弯曲杆菌是各国普遍存在的食源性致病菌。据统计，美国全年报道的940多万例食源性疾病中，由弯曲杆菌引起的约占9%［17］，所造成的经济损失高达17亿美元［18］。而多达30%的人弯曲杆菌感染病例是因为接触或食用未熟感染鸡鸡肉所致［19］。1项人感染弯曲杆菌的风险评估结果显示，鸡肉中弯曲杆菌数量下降log10 CFU／g、2log10 CFU／g和3log10 CFU／g，可使人感染弯曲杆菌的几率分别下降48%、85%、96%［20］，因此控制禽类弯曲杆菌感染是降低该菌对公共健康威胁最直接有效的手段。近年来利用噬菌体控制家禽弯曲杆菌感染的研究取得了极大成功。Carvalho等［21］研究发现，灌服噬菌体治疗弯曲杆菌感染鸡7 d后，鸡肠道内弯曲杆菌数量下降了2log10 CFU／g。2014年，Hammerl等［22］利用噬菌体CP14和CP68联合治疗鸡弯曲杆菌感染，发现两者联合使用可使感染鸡肠道内弯曲杆菌数量下降超过3log10 CFU／g，比单独使用两种噬菌体治疗效果好。

2 噬菌体在水产动物细菌病防治中的应用

2.1 对副溶血弧菌病的防治 副溶血弧菌是沿海地区夏季常见的引起食物中毒的病原菌之一。我国沿海水域、海产品中本菌的检出率较高，近年来在发病死亡的养殖贝、虾等体内也分离到本菌。噬菌体作为特异性病原体杀手，在防控水产动物副溶血弧菌病方面具有巨大的潜力。2014年，Jun等［23］研究噬菌体pVp-1对牡蛎多重耐药副溶血弧菌感染的治疗作用，发现pVp-1经药浴给药72 h后，治疗组牡蛎体内副溶血弧菌数量下降了5log10 CFU／g；经表面给药12 h后，治疗组体内副溶血弧菌数量下降了6log10 CFU／g，表明噬菌体pVp-1通过药浴和表面给药均可有效控制牡蛎的副溶血弧菌感染。另1项研究发现，噬菌体A3S和Vpms1可有效保护感染副溶血弧菌的南美白对虾幼虾，降低其死亡率，而且感染后6 h内进行治疗的抑菌效果优于超过6 h治疗的效果［24］。

2.2 对鳗弧菌病的防治 鳗弧菌能引发多种水产动物出血性败血症，曾造成世界范围内多种水产养殖动物发病，严重危害着全球水产养殖业的发展［25］。多项利用噬菌体治疗水产动物鳗弧菌感染的试验取得了显著成效。Higuera等［26］从双壳类动物软组织内分离到能裂解鳗弧菌的噬菌体CHOED，发现用其治疗感染鳗弧菌的大西洋鲑鱼20 d后，鲑鱼存活率从60%提高到100%，且未观察到鲑鱼有不良反应。此外，Silva等［27］将噬菌体以108PFU／mL的剂量投放到感染鳗弧菌的石斑鱼鱼苗养殖水体中，结果发现，噬菌体可有效控制鱼苗的鳗弧菌感染，治疗组鱼苗死亡率由17%下降到了3%。

2.3 对水产动物其他细菌病的防治 除了上述两种常见病原菌，还有许多能引起水产动物疾病的细菌，如铜绿假单胞菌和嗜水气单胞杆菌等。2013年，Khairnar等［28］研究发现，经噬菌体治疗8～10 d后，由铜绿假单胞菌感染引起的鲶鱼皮肤溃疡性损伤程度降低了7倍。Jun等［29］则比较了噬菌体通过两种不同途径给药对泥鳅嗜水气单胞杆菌感染的治疗作用，结果腹腔注射治疗组泥鳅的累计死亡率明显低于噬菌体悬液浸泡日粮饲喂组。

3 结语

噬菌体用于动物细菌病的防治是安全、有效的，且预防效果明显。同时，噬菌体因有特异性，不会破坏正常菌群，抗性突变菌株毒力通常减弱［30］的优点，在细菌病治疗制剂方面的潜力巨大，尤其是在耐药菌或慢生长菌感染中的应用价值更高。目前对临床感染细菌种类的快速鉴定也为噬菌体的准确应用提供了保障，但仍然需要解决一些重要问题：一是对于体内应用的噬菌体，为了避免进入体内后被机体的网状内皮系统清除，需筛选出能长时间存留于循环系统中的毒株，或应用合适的保护剂保护噬菌体的活性；二是找出应用噬菌体的有效给药途径和时机；三是避免个别噬菌体将非毒力菌株转变为毒力菌株［31］。相信随着研究的深入，以上问题会逐一解决，使噬菌体在现代健康养殖模式中发挥重要作用。

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（编辑：陈希）

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

吉林省科技厅项目（20140204069NY）；绿色环保型猪用饲料添加剂的研发与应用（2011-Y05）

蒋依倩，硕士，从事动物微生态制剂方面研究。

徐凤宇。E-mail：Xvfengyv2002＠126.com