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通过选择对抗生素的抗性来开发活细菌疫苗

朱莉娅·P·里奇顿博士 菲利普·克莱苏斯(Phillip Klesius)博士

随着抗生素的增加,对替代控制方法的需求也越来越大。

细菌
影响水产养殖的主要细菌疾病包括由革兰氏阳性球形细菌(左)引起的链球菌病,例如 无乳链球菌猪链球菌,以及由革兰氏阴性棒状细菌引起的肠道败血病(右)。

水产养殖是世界上增长最快的食品生产行业。然而,疾病困扰着该部门,造成全球经济损失估计达数十亿美元。影响水产养殖的主要细菌疾病包括由革兰氏阳性球状细菌引起的链球菌病,例如 无乳链球菌猪链球菌,由革兰氏阴性杆状细菌引起的肠道败血症,例如 爱德华·塞拉·塔达 和革兰氏阴性细菌引起的运动型气单胞菌败血症 嗜水气单胞菌。

为了控制鱼类细菌疾病,通常的做法是用经过批准的,含抗生素的饲料喂养受感染的鱼类。但是,由于生病的鱼不喜欢吃,这种做法很昂贵并且通常无效。此外,美国目前仅批准将三种抗生素用于水产养殖:土霉素,磺胺二甲嘧啶和氟苯尼考。

有限数量的抗生素在水产养殖中广泛用于治疗细菌性疾病已导致全球许多鱼类病原体对抗生素的耐药性发展。因此,水产养殖业迫切需要替代控制方法。

疫苗

疫苗的使用是预防水产养殖中细菌疾病的另一种控制方法。研究最广泛的鱼疫苗是由福尔马林或致病菌株的热灭活细菌组成的细菌素。另外,已证明重组蛋白疫苗和细菌裂解物可引发针对强力细菌攻击的保护。此外,据报道,减毒活疫苗可有效抵抗强力细菌的攻击。

为了开发有效的活细菌疫苗,已成功使用耐利福平的策略来减毒 大肠杆菌黄杆菌。但是,尚不清楚是否还可以将其他化学物质用于新疫苗开发的减毒细菌。

棉酚是一种来自棉花的天然化合物,已知对DNA具有诱变作用。新霉素和环丙沙星是抗生素。因此,本研究的目的是确定棉酚,黄素半硫酸硫酸盐,新霉素或环丙沙星是否有效地减毒细菌,以用于疫苗开发。

细菌抵抗力的诱导

该研究中使用的所有细菌对棉酚的抵抗力迅速提高,最初选择浓度为2 µg / mL,达到250到800倍。但是,革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌中分别只有33%(18个中的6个)和50%(20个中的10个)对原黄酮半硫酸盐产生抗性。

六种革兰氏阴性细菌对原黄酮半硫酸盐的抵抗力是16到1000倍,而10革兰氏阳性细菌对原黄酮半硫酸盐的抵抗力是20,000到80,000倍。当使用新霉素来选择抗药性时,革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌 无乳链球菌 分离株能够产生抗性。

革兰氏阴性细菌对新霉素的耐药性达到64到2000倍。革兰氏阳性 无乳链球菌 分离株对新霉素产生了256到16,000,000倍的耐药性。但是,海豚链球菌对新霉素非常敏感。只有两个 猪链球菌 分离株分别对新霉素产生了256,000倍和2,000,000倍的耐药性。同样,当使用环丙沙星选择抗药性时,所有革兰氏阴性细菌以及大多数 无乳链球菌 分离出抗性,而只有一个S。 ia 分离物能够对环丙沙星产生128倍的耐药性。

细菌对罗非鱼,cat鱼的毒性

所有抵抗棉酚的细菌对罗非鱼的毒性都强于其罗非鱼,或者比它们各自的亲本的毒性略低。在20种对黄素半硫酸盐具有抗性的细菌分离物中,通过腹膜内注射发现有18种对罗非鱼无毒。在18种耐新霉素的细菌分离物中,有4种对channel鱼无毒。

在13种对新霉素具有抗性的革兰氏阳性细菌中,有3种对罗非鱼无毒。耐环丙沙星12 猪链球菌 要么 无乳链球菌,发现有五种是无毒的。在11株对环丙沙星耐药的细菌中,有3株对channel鱼无毒。

接种罗非鱼,cat鱼的分离株感染

所有抗黄素前体硫酸盐的分离株均不能为尼罗罗非鱼提供强大的保护,使其免受强毒分离株的挑战,相对存活率不到33%。九种新霉素抗性 猪链球菌 要么 无乳链球菌 经过测试的分离株,发现其中两个提供100%的防护。七环丙沙星耐药 猪链球菌 要么 无乳链球菌 经过测试的分离株中,只有两个提供了88%和63%的保护。

两种耐新霉素的分离株能够提供100%的保护,以引导channel鱼抵抗强力细菌分离株的攻击。五个对环丙沙星耐药的 亲水曲霉 要么 塔拉肠球菌 经过测试的分离株中,发现有3种对channel鱼提供100%的保护。

大规模研究

当疫苗接种的by鱼受到强毒攻击时 塔拉肠球菌 30305, 塔拉肠球菌 30305-novobiocin对channel鱼提供了100%的保护。同样,接种尼罗罗非鱼后,会受到强毒的挑战 塔拉肠球菌 30305,在14-dpv和28-dpv接种疫苗的鱼的相对存活百分比分别为100%和92%。的累计死亡率 塔拉肠球菌 30305-novobiocin疫苗接种的鱼在不同时间点均显着低于胰蛋白酶大豆肉汤假疫苗接种的鱼。

为确保回程安全,所有暴露于 塔拉肠球菌 通过腹膜内注射30305-novo疫苗,未观察到死亡或疾病迹象或不良行为。暴露于鱼后的回程安全研究中没有鱼死亡 塔拉肠球菌 30305-novo。

观点

这项研究中使用了四种化学物质,通过一种化学抗性策略修饰了38种细菌分离株。在这项研究中使用的所有细菌都能够对棉酚产生高抗性。然而,没有棉酚抗性分离株被减弱。尽管大多数抗原黄酮半硫酸盐的菌株减毒,但它们都未能为鱼类提供重要保护。

发现有八种新霉素或环丙沙星耐药的革兰氏阳性菌减毒。但是,没有一个提供高于70%的保护。在7株对新霉素或环丙沙星耐药的减毒革兰氏阴性菌株中,只有1株(对新霉素耐药) 塔拉肠球菌 30305)被发现是相对安全和高效的。

什么时候 塔拉肠球菌 30305种新接种的尼罗罗非鱼受到强毒的挑战 塔拉肠球菌 30305,疫苗接种后14天和28天的相对免疫鱼存活率分别为100%和92%。同样, 塔拉肠球菌 30305-novo提供了100%保护来引导to鱼免受强毒父母隔离株的挑战 塔拉肠球菌 30305.

结果表明,尽管具有挑战性,但开发安全,有效的减毒活细菌疫苗是可行的。

(编辑’注意:本文最初发表于2014年5月/ 6月的 全球水产养殖倡导者