综述:水产养殖中弧菌噬菌体功效的环境和宿主决定因素:一项荟萃分析

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Aquaculture 3.9

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  这篇综述通过对 17 项同行评审研究的荟萃分析,发现弧菌噬菌体(Vibriophages)在 25 - 30°C、pH 6 - 8 时感染性最佳,宿主特异性和噬菌体形态也影响其复制。强调需定制噬菌体配方和部署策略,为水产养殖疾病防控提供重要参考。

  

引言


水产养殖中,弧菌(Vibrio)感染日益普遍,给经济、环境和公共健康带来严峻挑战。这些致病菌是养殖鱼虾高死亡率的主要原因,导致全球海鲜产量大幅损失。传统防控依赖抗生素,但过度使用加速了抗菌耐药性(AMR)的产生,不仅威胁治疗效果,还影响水产养殖的可持续性,引发对长期可持续发展和监管合规性的担忧。

抗生素曾是控制虾类弧菌感染的主要手段,应用广泛。然而,它对水生环境和人类健康存在风险,滥用剂量更使情况恶化,出现了对四环素、β - 内酰胺类和喹诺酮类等多种抗生素耐药的弧菌菌株。已有研究表明,抗生素耐药问题对未来虾类可持续生产构成威胁,这些耐药病原体不仅危害水生养殖动物,还存在人畜共患病风险。因此,亟需替代的生物防治策略,噬菌体疗法作为一种生态可持续的方法受到关注,它利用自然微生物相互作用,减少化学投入。

噬菌体可选择性感染细菌,是一种靶向且能自我复制的生物防治策略,对非靶标微生物群落干扰小。与抗生素不同,噬菌体疗法能保留有益微生物群,产生抗菌耐药性的风险较低。弧菌噬菌体(专门感染弧菌的噬菌体)为水产养殖疾病管理提供了有效策略。多项研究显示,其在鱼虾养殖中可使弧菌引起的死亡率降低达 60%。不过,环境条件如温度、pH 值和宿主细菌的变异性等,会严重影响弧菌噬菌体的感染性和复制效率。

环境参数是弧菌噬菌体功效的关键决定因素。温度变化、pH 值波动和盐度会影响噬菌体的衣壳完整性、吸附速率和病毒复制周期。此外,噬菌体与宿主的相互作用因弧菌种类不同而有显著差异,进而影响潜伏期、裂解量和感染性。深入理解这些相互作用,对开发适用于不同水产养殖系统的噬菌体配方和应用策略至关重要。本研究对 17 项同行评审研究进行系统荟萃分析,量化环境和宿主相关变量对弧菌噬菌体感染性和复制性能的影响。通过混合效应回归模型,研究不同条件下裂解量、潜伏期和存活率的变化规律,为噬菌体疗法在水产养殖疾病控制中的战略应用提供支持,并指出未来研究方向。

文献检索和选择标准


研究人员在 BioMed Central Ltd.、Elsevier、KeAi Communications Co.、Nature Research 和 SpringerLink 等主要科学数据库中,对 2012 年 2 月 1 日至 2024 年 10 月 31 日发表的文章进行了系统检索。检索使用了 “vibriophage”“phage infectivity”“burst size”“latent period”“Vibrio”“phage replication”“temperature”“pH” 等关键词,并借助布尔运算符(AND、OR)优化检索结果。

弧菌噬菌体研究的文献计量分析


研究人员进行了文献计量分析,以评估弧菌噬菌体研究的趋势,重点关注关键词共现网络、时间趋势和研究密度。通过分析,可以识别弧菌噬菌体研究中新兴的重点方向和存在的研究空白。一步生长曲线测定法是表征新分离噬菌体的常用方法,该方法可揭示噬菌体的感染情况。

结论


这项荟萃分析全面评估了影响水产养殖疾病管理中弧菌噬菌体功效的环境因素。结果表明,环境温度和 pH 值对弧菌噬菌体的感染性有显著影响,在 25 - 30°C 和 pH 6 - 8 时感染性最佳。偏离这些最佳范围会损害噬菌体的吸附动力学,使衣壳蛋白不稳定,降低其控制弧菌感染的效果。 此外,宿主特异性显著影响裂解量和潜伏期,提示使用多菌株噬菌体鸡尾酒可能增强防治效果。不同弧菌菌株对噬菌体的反应不同,如坎氏弧菌(Vibrio campbellii)裂解量最高(172 个粒子 / 细胞)、潜伏期最长(90 分钟),而副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus)复制周期较短。噬菌体形态也会影响复制动态,长尾噬菌体科(Siphoviridae)的潜伏期明显更长(p = 0.007)。与益生菌和生态工程的对比分析,明确了基于弧菌噬菌体策略在可持续水产养殖中的地位。

未来研究应聚焦于噬菌体封装技术,以保护噬菌体免受环境因素影响;推动监管标准化,确保噬菌体疗法的安全有效应用;开展长期生态风险评估,保障水产养殖行业噬菌体疗法的生物安全性和可持续实施。

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