中草药在抗水产动物致病菌中的应用
作者: 郭焕裕 王亮 葛海霞摘要 随着水产养殖业的迅猛发展,水产动物感染性疾病频发,给养殖业造成巨大的经济损失。传统的防治方法以抗生素和化学合成抗菌药为主,然而长期不合理应用抗生素类药物易产生耐药性、药物残留和环境污染等问题。中草药具有资源丰富、安全性高、残留低、不易产生耐药性等优点,在水产养殖业抗菌、抗病毒、抗寄生虫等方面得到了越来越广泛的应用。综述了中草药在抗水产动物常见致病菌中的应用,以期为进一步开发和拓展中草药在水产养殖业中的应用提供思路。
关键词 中草药;水产动物;致病菌;抑菌作用
中图分类号 S 948文献标识码 A文章编号 0517-6611(2022)02-0019-04
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2022.02.006
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
Application of Chinese Herbal Medicine in Pathogenic Bacteria of Aquatic Animals
GUO Huan-yu1,WANG Liang2,GE Hai-xia1 (1.College of Life Sciences,Huzhou University,Huzhou,Zhejiang 313000;2.Chengxi Hospital,The First People's Hospital of Xiaoshan District,Hangzhou,Zhejiang 311200)
Abstract With the rapid development of aquaculture,infectious diseases of aquatic animals occur frequently,causing huge economic losses to the aquaculture industry.The traditional prevention and treatment methods are mainly antibiotics and chemical synthetic antibacterial agents,however,the long-term unreasonable use of antibiotics is easy to produce problems such as drug resistance,drug residues and environmental pollution.With the advantages of rich resources,high safety,low residue and not easy to produce drug resistance,Chinese herbal medicine has been more and more widely used in aquaculture,such as antibacterial,anti-virus,anti-parasite and so on.This paper summarizes the application of Chinese herbal medicine in resisting common pathogenic bacteria of aquatic animals,and provides ideas for further developing and expanding the application of Chinese herbal medicine in aquaculture.
Key words Chinese herbal medicine;Aquatic animals;Pathogenic bacteria;Antibacterial effect
基金项目 湖州市重点研发项目(2019ZD2027);浙江省基础公益研究计划项目(LGN22C190007)。
作者简介 郭焕裕(1998—),男,浙江诸暨人,硕士研究生,研究方向:天然渔药研发。*通信作者,副教授,博士,从事天然渔药研究。
收稿日期 2021-04-14;修回日期 2021-06-09
随着生活水平的提高,人们对水产品的需求逐年增加,水产养殖业得到了迅猛发展。为提高养殖效益,养殖密度也显著增长,随之而来的就是大量的水产病害问题,如细菌性疾病、真菌性疾病、病毒性疾病和寄生虫疾病,其中细菌性疾病是制约水产养殖业持续健康发展的主要疾病之一。常见的致病菌有嗜水气单胞菌、弧菌、链球菌、迟缓爱德华氏菌等,感染了病原菌的水产动物通常表现出食欲不振且浮游于水表,内脏膨胀且表皮出现褪色和斑块,严重的出现表皮溃烂或鳞片脱落现象。水产动物一旦感染了细菌性疾病,其发病率和死亡率极高[1],从而严重影响水产养殖的健康可持续发展,并导致养殖户遭受巨大的经济损失。
目前防治水产养殖中的细菌感染性疾病的常用药物是抗生素及其他化学合成的抗菌药物,常用的类型有β-内酰胺类、大环内酯类、氨基糖苷类、四环素类、磺胺类、喹诺酮类等[2];但抗生素类药物的长期不合理使用以及滥用,会导致水产动物致病菌出现耐药性、水产品中药物残留以及环境污染等一系列问题[1,3]。根据《中华人民共和国农业农村部公告第194号》的规定,我国自2020年1月1日起,退出除中药外的所有促生长类药物饲料添加剂品种,兽药生产企业停止生产、进口兽药代理商停止进口相应兽药产品,同时注销相应的兽药产品批准文号和进口兽药注册证书,这被认为是我国农业农村部要全面“禁抗”的公告[4]。目前已有多个国家限制了抗生素的使用[5]。另外,由于暂无有效的药物替代禁用渔药,致使养殖业使用违禁药物现象屡禁不止。
中草药资源丰富,使用历史悠久,许多中草药含有有机酸、黄酮类、萜类、皂苷类、生物碱类等天然活性成分,具有抑菌杀菌、增强机体免疫力和抗应激能力的作用,同时还能从多靶点、多途径作用于病原体进行协同抑制和杀灭作用,具有安全性高、残留低、不易产生耐药性等特点[6-7]。因此,中草药在水产养殖中对抗感染性疾病具有很大的优势和应用前景。目前,引起水产动物感染的微生物主要是嗜水气单胞菌、弧菌、链球菌、迟缓爱德华氏菌等,该研究就中草药在抗该类水产动物致病菌中的应用进行了综述,以期为进一步深入开发和拓展中草药在水产养殖业中的应用提供借鉴。
1 嗜水气单胞菌
嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)属类弧菌科,革兰染色阴性,广泛分布于自然界的各种水体,对鱼、蛙等冷血动物和小鼠、豚鼠、家兔等温血动物均有致病性。嗜水气单胞菌是继发性或条件性致病菌,是能引起人类-畜类-鱼类共患的病原菌[8];也是我国水产养殖业中影响区域最广、流行季节最长、发病率和死亡率高、造成经济损失最严重的致病菌。
目前,中草药提取物及其有效成分在抑制嗜水气单胞菌方面已有广泛的研究。谢丽玲等[9]报道大黄醇提物对嗜水气单胞菌的最小抑菌浓度(MIC)为1.0 mg/mL,最小杀菌浓度(MBC)为4.0 mg/mL,其抑菌机制是通过影响菌体内30S核糖体蛋白(S1)、F0F1ATP合酶β亚基(ATPase-β)、异柠檬酸裂解酶(isocitrate lyase)和烯醇酶(NSE)4种蛋白质的mRNA,从而影响蛋白的表达,最终达到抑菌的效果。周亮等[10]的研究也得到了类似的结果。此外,黄芩对嗜水气单胞菌也有较好的抑制作用,其醇提物的MIC为20.0~25.0 mg/mL,而其水提物的MIC为10.0~12.5 mg/mL[11-12];由此可见,黄芩水提物比醇提物对嗜水气单胞菌的抑制活性更好,其活性成分在水提物中含量可能更高。石洪玥等[13]研究了五倍子、石榴皮、诃子、黄芩和乌梅5味中草药的水提物对嗜水气单胞菌的抑菌效果,抑菌效果最好的是石榴皮和黄芩,MIC为6.25 mg/mL;其次是五倍子和诃子,MIC为12.5 mg/mL;最后是乌梅,MIC为25.0 mg/mL。夏与晴等[14]对25种中草药水提物中抑制嗜水气单胞菌效果较强的几味中草药进行配伍正交试验,发现乌梅和石榴皮的组合对嗜水气单胞菌的抑菌效果最好,MIC为7.81 mg/mL;而乌梅单用时对嗜水气单胞菌的MIC为15.63 mg/mL,石榴皮单用时的MIC为31.25 mg/mL;说明不同中草药的配伍对抑菌活性可起到协同增效作用。
朱璐丹等[15]报道,中药秦皮中的有效成分秦皮素对嗜水气单胞菌的MIC为0.128 mg/mL。陈杰豪等[16]通过试验得出,中药姜黄中的有效成分山姜素对5株鱼源耐药性嗜水气单胞菌的MIC和MBC范围分别为0.128~0.256和0.512~1.024 mg/mL。由此可见,中草药中的单体成分具有很好的抑菌作用,同时也可推测中草药中含该类成分类型的部位也具有较强的抑菌作用。
中草药及其提取物还可以作为饲料添加剂,通过调节免疫功能对嗜水气单胞菌起到抑制的作用。Zhao等[17]发现将忍冬藤的醇提取物添加到饲料中饲喂感染嗜水气单胞菌的中华绒螯蟹可以提高其存活率;另外,在饲料中添加番石榴叶提取物可以有效地降低由嗜水气单胞菌导致的罗非鱼的死亡率[18]。
2 溶藻弧菌
溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)是一种嗜盐嗜温型的革兰氏阴性细菌,可产生黏附因子、脂多糖、Ⅲ型分泌系统、外膜蛋白等毒力因子[19],是引起弧菌病暴发的主要病原,也是一种人、水生动物共感染菌。该菌感染宿主广泛、流行面积广、发病率及死亡率高,是水产养殖中重点防控的病原菌之一[20]。
刘克奉[21]研究发现,6种中草药的水提物对溶藻弧菌的体外抑菌效果为:蒲公英、连翘、石榴皮>黄芩>鱼腥草、黄柏,其24 h的MIC分别为15.625、31.250和62.500 mg/mL。冯锐基等[22]报道五倍子水提物对溶藻弧菌的MIC和MBC均为6.25 mg/mL;石榴皮水提物对溶藻弧菌的MIC和MBC分别为12.50、25.00 mg/mL。黄连水提物对溶藻弧菌的MIC和MBC分别为7.80和31.25 mg/mL[23],而黄连中的有效成分黄连素对溶藻弧菌的MIC和MBC分别为0.064和0.256 mg/mL[24],说明黄连中抑菌活性较强的可能主要是小檗碱类成分。
Ng’ambi等[25]从皂树(Quillaja saponaria)中分离得到的一种皂苷成分Quillaja saponin会刺激三疣梭子蟹的免疫反应,包括吞噬活性、血细胞总数、超氧化物歧化酶和酚氧化酶,并增强三疣梭子蟹对溶藻弧菌的免疫防御作用。
朱宇嘉等[26]研究发现,一种中草药复方HCV(herbal composition for vibriosis)粉末和浸膏对对虾体内外弧菌有较强的抑杀活性,对溶藻弧菌的MIC均为0.49 mg/mL,明显大于单味药的活性,说明中药复方中的各个药物之间起到协同增效的作用。
3 副溶血弧菌
副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus,VP)是革兰氏阴性多形态杆菌或稍弯曲弧菌,是引起对虾急性肝胰腺坏死病(acute hepatopancreatic necrosis disease,AHPND)的主要致病菌[27-28]。
谢丽玲等[29]发现,黄连的有效成分黄连素对副溶血弧菌的抑菌效果较强,其MIC和MBC均为0.391 mg/mL;另一项研究表明,在25种中草药中,黄连水提物对副溶血弧菌的抑制效果最好,MIC为15.63 mg/mL[14];说明黄连中抑制副溶血弧菌的有效成分可能主要是小檗碱类成分,与上述抑制溶藻弧菌的结果一致。研究表明,秦皮、诃子、石榴皮、黄连、五倍子和黄芩的水提物对副溶血弧菌的抑杀效果较好,其MIC和MBC分别为1.56和3.13 mg/mL[30]。戴碧鑫等[31]研究了黄芩原药材、复方提取黄芩药渣、单方提取黄芩药渣的醇提物中黄芩苷的含量以及抑菌活性,发现这3种醇提物中黄芩苷的含量分别为4.91%、2.05%、2.25%,对副溶血弧菌的MIC分别为0.98、31.25和31.25 mg/mL,说明黄芩药渣仍有很好的利用价值。张政等[32]发现,生姜的醇提取物对副溶血弧菌具有较好的抑制作用,其MIC和MBC值均为40 mg/mL。此外,Zhang等[33]测定了地榆醇提物和水提物对副溶血弧菌的有效杀菌浓度,发现2种提取物对副溶血弧菌变异株(VPAHPND)的生长均有抑制作用,其MIC均为6.4 mg/mL,其中乙醇提取物的抑菌效果更强,在浓度为6.4 mg/mL时,10 h内即可杀死VPAHPND。由此可见,多种单味中草药对副溶血弧菌具有较好的抑菌效果,秦皮、诃子、石榴皮、五倍子和黄芩的MBC均低于3.13 mg/mL。