综述:过去十年噬菌体疗法在农场动物生产中对抗菌耐药性的应用

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Animal Feed Science and Technology 2.5

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  这篇综述聚焦 2014 - 2024 年噬菌体疗法在食用动物生产中替代抗生素的研究。阐述噬菌体及疗法的原理、发展历程,分析其在鸡、猪、反刍动物中的应用效果,探讨优势与挑战,为推动噬菌体在动物农业的应用提供参考。

  

1. 引言


抗生素的发现曾极大推动医学发展,但在农业和人类医学中的广泛使用,导致耐药菌出现,引发环境污染和公共健康问题。抗菌耐药性(AMR)已成为全球性难题,影响动物、人类健康及社会经济。全球正推动禁止在牲畜饲料中使用抗生素作为生长促进剂,在此背景下,噬菌体作为潜在替代品受到关注。本文回顾 2014 - 2024 年相关研究,探讨噬菌体在食用动物生产中替代抗生素的潜力。

2. 噬菌体和噬菌体疗法简介


噬菌体是能感染致病细菌的原核病毒,对其他生物无害。其名称源于希腊语,意为 “吞噬者”。噬菌体疗法在抗生素出现前就已应用,曾在东欧和苏联用于治疗细菌感染。随着抗生素的发现,噬菌体疗法研究一度衰落,后因抗生素耐药问题重新受到重视。噬菌体数量庞大,分布广泛,新技术助力发现更多新型噬菌体。

3. 噬菌体的繁殖和作用机制


噬菌体可通过多种途径进入动物体内,如卵内 / 注射、口服、直肠和皮肤应用等。进入体内后,通过裂解和溶原两个主要周期繁殖。裂解周期中,噬菌体破坏细菌细胞膜,释放子代噬菌体;溶原周期中,噬菌体将遗传物质整合到细菌基因组,但一般认为裂解噬菌体更适合用于噬菌体疗法,因其无整合酶,周期短,且不会整合 DNA 到细菌基因组,降低了转移耐药基因和毒素的风险。不过,合成生物学的发展为优化噬菌体治疗性能带来新可能。

4. 噬菌体疗法作为绿色天然饲料添加剂在食用动物生产中的应用


多项研究表明,噬菌体疗法可作为饲料添加剂促进动物健康和生长。在鸡、猪、反刍动物中,噬菌体可减少肠道致病菌定植,调节肠道微生物群,改善肠道健康和营养利用。不同给药方式影响噬菌体效果,直接给药至感染部位效果最佳。合适的制剂、稳定性和包封技术对噬菌体发挥作用至关重要,可保护噬菌体免受环境因素影响,实现有效递送和持续释放。

4.1. 鸡


鸡常作为噬菌体疗法研究的动物模型。早期实验显示噬菌体治疗鸡伤寒效果显著。在商业农场实验中,噬菌体鸡尾酒可降低鸡群中沙门氏菌感染率,且不影响生产参数和死亡率,同时还能调节肠道微生物群,增加有益菌数量。包封形式的噬菌体鸡尾酒能更好地抵御胃酸,提高对鸡盲肠致病菌的防治效果。多种噬菌体组合使用可增强对不同血清型沙门氏菌的清除能力。

4.2. 猪


养猪业中,细菌感染易引发腹泻等问题,造成经济损失并可能传播耐药基因。研究表明,噬菌体治疗可降低猪体内致病菌浓度,改善生长性能、肠道形态和微生物群结构。例如,特定噬菌体组合可提高断奶仔猪的平均日增重、饲料转化率,减少腹泻发生率。部分噬菌体还能保护肠道屏障功能,减轻肠道炎症。

4.3. 反刍动物


致病性细菌可导致反刍动物乳腺炎和腹泻,影响养殖效益。在犊牛、奶牛和肉牛中,噬菌体治疗显示出积极效果,如降低粪便中大肠杆菌数量、减少腹泻持续时间、提高犊牛体重增加、预防乳腺炎、降低屠宰前沙门氏菌感染等。在羊和山羊中,虽相关研究有限,但也证实噬菌体可减少致病菌定植,部分噬菌体有替代抗生素治疗感染的潜力。

5. 噬菌体疗法的优势和挑战


噬菌体具有高度靶向特异性、自我给药能力、环境友好、副作用少等优点。与抗生素不同,其成本效益高,能有效对抗 AMR 和多重耐药病原体,还可维持肠道微生物群平衡。此外,噬菌体易于生产和改造,可能用于治疗非细菌感染。然而,噬菌体也存在局限性。其宿主范围有限,可能需要多种噬菌体联合治疗;溶原性细菌可能释放毒素,引发宿主免疫反应;噬菌体数量不足时可能治疗失败,需要包封技术辅助。同时,噬菌体应用面临缺乏数据、随机试验、商业生产和全球统一监管程序等挑战,细菌还可能对噬菌体产生耐药性。不过,生物技术的进步可通过多种方式降低耐药风险。

6. 结论和未来展望


噬菌体在减少抗生素使用、对抗抗菌耐药性方面潜力巨大,但目前研究存在矛盾结果,且对其副作用研究有限。未来需深入研究肠道微生物群与噬菌体的相互作用、优化给药方案、建立制剂标准、开发保存技术,以及探究噬菌体群落对细菌多样性和丰度的影响,以推动噬菌体在动物农业中的广泛应用。

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