科研动态

噬菌体治疗家禽细菌感染研究进展

发布日期:2020-03-10


噬菌体简介

噬菌体(bacteriophage)是在自然界中广泛存在的一种病毒。像其他病毒一样,自身缺乏必要的细胞结构和酶系统,其生命周期必须在细菌内完成,也被称为细菌的“寄生虫”。1915年,Twort发现了一种能够抑制细菌的因子,这是噬菌体第一次被人类发现。1917年,D’Herelle首次分离到了噬菌体并描述了噬菌体的特征,还进行了人类历史上首次噬菌体治疗,用于治疗鸡沙门氏菌感染。

噬菌体的繁殖周期和很多病毒一样,都包括吸附、侵入、核酸复制、病毒粒子组装和病毒粒子从宿主细胞释放等过程。噬菌体具有很强是杀菌活性,对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有杀灭左右。一些噬菌体仅仅只对某一种细菌起作用,而一些噬菌体却具有广泛的活性。噬菌体的特异性和广泛性取决于存在细菌表面的受体,这些受体包括革兰氏阳性菌的磷壁酸以及革兰氏阴性菌的脂多糖等。

噬菌体只能对一种细菌或者一个血清型的细菌有杀菌作用,而不像抗生素一样具有广谱的抗菌活性。噬菌体在治疗细菌感染过程中能够靶向清除肠道有害菌而不会破坏正常的菌群平衡,所以在噬菌体临床治疗时,需要精准的判断感染细菌的类型和体外噬菌体敏感性试验。

噬菌体治疗的有效性取决于噬菌体的效价、用药途径和用药时间。另外,虽然噬菌体进入体内可以进行增殖,但是噬菌体会受到机体免疫系统的清除,体内宿主菌数量也会对噬菌体产生影响,这些因素会改变噬菌体在体内的半衰期。目前噬菌体代替抗生素治疗家禽沙门氏菌、大肠杆菌和魏氏梭菌等细菌性感染,已经取得了非常乐观的研究成果。

本文回顾了噬菌体用于对抗家禽细菌性感染的一些研究进展,在降低死淘率、提高饲料转化率等方面显示出了非常乐观的结果。

沙门氏菌
    SklarIB研究表明长期在饲料中添加低剂量沙门氏菌噬菌体可以很好的阻断沙门氏菌在肠道定殖,而Fiorentin的实验表明短期高剂量使用沙门氏菌噬菌体可以完全清除鸡肠道内的沙门氏菌。还有研究表明,在饲料中添加沙门氏菌噬菌体可以有效阻断沙门氏菌的水平传播,避免鸡群受到沙门氏菌污染。还有一些研究表明沙门氏菌噬菌体和益生菌具有非常好的协同作用,实验显示沙门氏菌噬菌体和益生菌治疗组回肠、盲肠、肝脏和脾脏的细菌含量比对照组下降十倍。
大肠杆菌
    多项研究已经证明噬菌体治疗致病性大肠杆菌感染非常有效的,特别是在预防和治疗通过呼吸道感染以气囊炎、肝周炎、心包炎病变为主的败血性大肠感染,疗效显著。通过气囊注射的方式接种致病性大肠杆菌,导致80%以上是死亡率。当在注入气囊的大肠杆菌中加入103和106PFU的噬菌体,死亡率从80%降低到了5%和25%。而当噬菌体浓度提高到108时,所有鸡都得到了保护。噬菌体可以透过血脑屏障,对大肠杆菌性脑膜炎有很好的治疗作用。在一项1日龄和3周龄小鸡的攻毒实验中,通过脑内接种的方式攻毒致病性大肠杆菌,然后给药104和106PFU大肠杆菌噬菌体,没有任何鸡死亡,而未治疗组死亡率100%。而噬菌体浓度降低到102后,没有显示出非常好的治疗效果。
噬菌体同样具有非常好的预防效果。在一项喷雾预防大肠杆菌气囊攻毒的实验中,实验组在7日龄喷雾108PFU噬菌体,分别在7、8、10日龄对实验组和对照组气囊给与104CFU大肠杆菌,即使在喷雾后72h,喷雾组死亡率仅为3%,而对照组死亡率在50%。噬菌体的疗效除了对细菌是否敏感外,还和用药剂量以及用药途径有非常大的关系。噬菌体可以治疗大肠杆菌性脑膜炎,喷雾对从呼吸道感染大肠杆菌性具有非常好的预防和治疗效果。
产气荚膜梭菌
    产气荚膜梭菌又叫魏氏梭菌,是一种厌氧菌,这一类细菌会产生毒素,造成坏死性肠炎,致鸡采食量降低,增重变慢。在一项1-42日龄白羽肉鸡饲养实验中,通过饮水或者饲料添加105魏氏梭菌噬菌体,都非常显著的降低攻毒后的死亡率和饲料转化率。在和魏氏梭菌毒素疫苗的对比实验中,噬菌体的治疗效果优于福尔马林灭活疫苗。该实验证实,噬菌体对坏死性肠炎具有非常好的治疗效果。
总结
    由于抗生素超剂量、超范围使用,导致细菌对抗生素的耐药性越来越严重,OIE预计2050年由耐药细菌导致的人的死亡数量将超过癌症,称为人类的第一杀手。越来越多的细菌获得抗生素耐药性,这就需要对抗耐药性细菌的新策略。对噬菌体的研究结果表明,噬菌体可以作为一种消除对人类和动物构成威胁的病原体的替代手段。鉴于细菌耐药性的不断增强和对抗生素使用的限制,开发足够的噬菌体制剂被证明是对抗人类和动物致病性细菌的最有效方法之一,使获得安全、不含抗生素的产品成为可能。
 
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