肠道来源的 Weissella paramesenteroides 增强了 Penaeus vannamei 对急性肝胰腺坏死病（AHPND）的抵抗力

《Fish & Shellfish Immunology》：Gut-derived Weissella paramesenteroides increase resistance to Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease (AHPND) in Penaeus vannamei

本研究从对Vibrio有抗性的凡纳滨对虾肠道中分离出三种乳酸菌，发现W. paramesenteroides抑菌活性最强，抑制VP-AHPND的抑菌圈直径达17.29±0.31mm。体内实验表明其显著提高存活率至63.33%，增强抗氧化酶活性，上调抗菌肽基因表达，缓解炎症反应。代谢组学分析发现其代谢物吲哚-3-乙酸（IAA）对VP-AHPND抑制率达68.01%-98.13%。研究证实W. paramesenteroides作为益生菌候选株，通过直接分泌抗菌产物和间接调节宿主免疫及肠道菌群，可有效防控AHPND，为可持续对虾养殖提供新策略。

　　急性肝胰腺坏死病（AHPND）近年来已成为全球对虾养殖业的一大威胁。该病主要由副溶血性弧菌（*Vibrio parahaemolyticus*）引起，其特征包括对虾出现苍白体色、软壳、活力减弱以及行动迟缓等症状，最终导致大规模死亡。由于AHPND的高致死率和快速传播性，它给养殖业带来了严重的经济损失。尽管已有研究显示抗生素和疫苗在一定程度上可以控制该病，但这些方法也伴随着药物耐受性和环境污染等问题，因此，开发更安全、更有效的防控策略成为当前研究的重点。

在这一背景下，益生菌作为一种绿色防控手段，逐渐受到关注。益生菌不仅可以促进宿主的生长，还能改善水质、预防疾病并增强宿主的免疫功能。乳酸菌（Lactic Acid Bacteria, LAB）是益生菌中最为常见的一类，它们是革兰氏阳性、兼性厌氧的细菌，广泛存在于营养丰富的环境中，如腐烂的植物、牛奶以及人类和动物的肠道、阴道和皮肤微生物群中。LAB具有调节宿主肠道微生物群、增强免疫功能和抑制病原菌等特性。例如，研究表明，通过饲料添加LAB，不仅可以优化水产养殖水体的微生物结构，还能显著提高中国对虾（*Eriocheir sinensis*）等宿主对病原体的抗性。

LAB的益生作用主要通过其发酵过程中产生的短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids, SCFAs）实现。这些SCFAs具有广谱抗菌活性，能够有效抑制多种水产养殖病原菌，包括副溶血性弧菌。此外，SCFAs还作为一种信号分子，参与调控肠道微生物群和宿主代谢。除了SCFAs，LAB还可以通过吲哚途径代谢色氨酸，生成具有生物活性的吲哚衍生物，如吲哚-3-乙酸（Indole-3-acetic acid, IAA）。IAA在生物学中表现出多种功能，包括抗炎和免疫调节作用，同时也能够通过调节宿主的免疫反应增强其对病原体的抵抗力。此外，IAA已被证明能够抑制某些病原体的生长和毒力因子的表达。

本研究聚焦于从对副溶血性弧菌具有抗性的对虾（*Penaeus vannamei*）肠道中分离出的三种LAB菌株，分别是*Weissella paramesenteroides*、*Lactococcus lactis*和*Lactococcus garvieae*。这些菌株在体外和体内实验中均表现出对副溶血性弧菌AHPND菌株（VP_AHPND）及其他八种水产病原菌的显著抑制作用。其中，*W. paramesenteroides*在抑制VP_AHPND方面表现出最强的抗菌活性，其抑制圈直径达到17.29±0.31毫米。在体内实验中，*W. paramesenteroides*不仅显著降低了VP_AHPND的丰度，还提高了对虾的存活率，从23.33%提升至63.33%。此外，该菌株还能增强对虾体内抗氧化酶（如AKP、SOD和T-AOC）的活性，上调抗菌肽基因（如*Crustin*和*Penaeidin-3*）的表达，并减轻肝胰腺、肠道和鳃等组织在VP_AHPND感染后的炎症反应。

更进一步地，研究发现*W. paramesenteroides*能够通过调节肝胰腺微生物群的组成，提高*Paracoccaceae*、*Pseudomonas*和*Flavobacteriaceae*等有益菌的相对丰度，同时降低*Vibrio*的相对丰度。这一结果表明，*W. paramesenteroides*不仅能够直接抑制病原菌的生长，还能通过改善宿主肠道微生物环境间接增强其抗病能力。此外，非靶向代谢组学分析显示，*W. paramesenteroides*的菌液中存在高水平的吲哚相关代谢产物。其中，IAA表现出显著的抗菌效果，其抑制率在12.5 mM至100 mM的浓度范围内达到68.01%至98.13%。这表明IAA可能是*W. paramesenteroides*抗菌作用的关键代谢产物。

从整体来看，*W. paramesenteroides*在对虾养殖业中具有广阔的应用前景。它不仅能够通过直接分泌抗菌产物（如IAA）来抑制病原菌，还能通过增强宿主的免疫功能和调节肠道微生物群的结构，间接提高宿主的抗病能力。这种双重作用机制使得*W. paramesenteroides*成为一种极具潜力的益生菌候选者，为开发基于益生菌的绿色防控策略提供了理论依据。通过利用这类菌株，不仅可以有效控制AHPND的爆发，还能减少对化学药物的依赖，从而提高对虾养殖的可持续性和生态友好性。

在实验方法上，本研究严格遵循伦理规范，所有涉及对虾养殖、处理和采样的程序均获得广西水产科学研究院动物保护与伦理委员会的批准（伦理批准号：GAFS2023005）。研究过程中，所有实验操作均符合水产动物科学实验的伦理指南，以确保实验动物的福利。此外，研究还采用了多种方法来鉴定和分析从对虾肠道中分离出的菌株。例如，通过琼脂孔扩散法筛选出具有抗菌活性的菌株，并结合16S rRNA测序和系统发育分析对这些菌株进行分类。研究结果显示，分离出的菌株包括*L. garvieae*、*L. lactis*和*W. paramesenteroides*，其中*W. paramesenteroides*在抗菌活性方面表现最为突出。

在讨论部分，研究进一步探讨了*W. paramesenteroides*的抗菌机制及其在水产养殖中的应用潜力。研究指出，AHPND是当前对虾养殖业面临最严重的疾病之一，一旦爆发，将对养殖户造成巨大经济损失。VP_AHPND首先在中国于2009年被报道，其主要症状包括生长停滞、肝胰腺逐渐萎缩以及肠道苍白，最终导致对虾的大规模死亡。因此，寻找有效的防控措施至关重要。*W. paramesenteroides*的抗菌作用不仅限于直接抑制病原菌，还能够通过调节宿主的免疫系统和微生物环境，间接增强宿主的抗病能力。这种综合性的抗菌机制使其在水产养殖中具有更高的应用价值。

此外，研究还提到一些未引用的参考文献，如Castex et al. (2019)、Donoso-Bravo et al. (2013)、Gao et al. (2024)、Golas et al. (2020)、Lee et al. (2022)、Li et al. (2024)、Domínguez-Maqueda et al. (2024)、Quintanilla-Pineda et al. (2013)、Toki et al. (2009)、Tsai et al. (2012)、Villamil et al. (2003)、Wang et al. (2024)等。这些文献可能涉及对AHPND的研究、益生菌的应用以及相关代谢产物的作用机制等方面，但未在本文中直接引用。这可能是因为研究者在撰写过程中选择性地引用了部分文献，或者某些文献尚未公开或未被纳入研究的分析范围。

在作者贡献部分，本文的作者包括Qin Yingmei、Chen Yipeng、Zheng Zhihong、Chen Xiuli、Liu Qingyun、Zhao Yongzhen、Zhao Xianliang和Zhang Yueling。其中，Qin Yingmei负责实验设计和论文初稿的撰写，并参与了论文的审阅和编辑；Chen Yipeng负责实验操作和数据分析；Zheng Zhihong参与了研究的调查工作；Chen Xiuli负责项目的整体管理；Liu Qingyun参与了养殖过程；Zhao Yongzhen和Zhao Xianliang分别负责项目管理、资金获取、监督以及论文的审阅和编辑；Zhang Yueling则负责研究的概念设计和项目管理。这些分工体现了研究团队的协作精神，也反映了研究工作的系统性和严谨性。

在利益冲突声明中，研究者明确表示，他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本研究结果的客观性。这表明研究结果具有较高的可信度和科学性，为后续研究和应用提供了可靠的依据。同时，研究数据将在申请时提供，这有助于其他研究者验证和扩展本研究的发现，促进科学界的进一步交流与合作。

综上所述，本研究通过分离和鉴定对副溶血性弧菌具有抗性的对虾肠道中的LAB菌株，发现*W. paramesenteroides*在抑制AHPND病原菌方面表现出显著的抗菌活性。该菌株不仅能够通过分泌抗菌代谢产物（如IAA）直接抑制病原菌的生长，还能通过增强宿主的免疫功能和调节肠道微生物群的结构，间接提高宿主的抗病能力。这些发现为开发基于益生菌的绿色防控策略提供了理论基础，同时也为提高对虾养殖的可持续性提供了新的思路。未来的研究可以进一步探讨这些菌株在不同养殖环境中的应用效果，以及其在实际生产中的可行性和经济性。此外，还可以通过优化菌株的培养条件和应用方式，提高其在水产养殖中的效率和安全性。总之，*W. paramesenteroides*及其代谢产物IAA在对虾养殖业中的应用前景广阔，值得进一步深入研究和推广。