噬菌體在奶牛乳房炎防控中的應(yīng)用研究

文│姜波（山東省榮成市畜牧獸醫(yī)事業(yè)發(fā)展中心）

國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2019年生鮮乳產(chǎn)量達(dá)到3300萬噸，間接證明了牛奶已走進(jìn)我們的生活，我們對牛奶的需求已到了其他物品無法替代的地位。因此，奶牛群體的健康是牛奶品質(zhì)良好的必要因素。據(jù)了解，每年有不同的疾病威脅牛只健康，其中奶牛乳房炎是一種常見、頑固的疾病，它將直接影響奶牛產(chǎn)量和牛奶品質(zhì)，嚴(yán)重時甚至?xí)鹋Ｖ凰劳?。誘發(fā)奶牛乳房炎的因素有很多，如環(huán)境因素、病原體感染、牛自身因素或繼發(fā)性因素等。

乳房炎有臨床型和非臨床型兩種。以炎癥性質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)又有纖維素性、化膿性、漿液性、壞疽性、出血性、增生性、病毒性和真菌性乳房炎等。噬菌體是自然界中較為普遍的生物體，在一些充滿細(xì)菌菌落的地方都可以找到相對應(yīng)的噬菌體的身影，曾被稱為細(xì)菌病毒。

噬菌體大多不會在宿主菌內(nèi)增殖，而是在一定條件下，整合的前噬菌體會離開宿主的染色體，然后進(jìn)入溶菌性周期使細(xì)菌裂解。所以無論哪種噬菌體都會使細(xì)菌裂解并隨之消滅細(xì)菌，進(jìn)而解決細(xì)菌帶來的危害。其具有的生物學(xué)特性使其在針對某一種或幾種相對的細(xì)菌中具有控制性和解決性作用，可以特定地消除某一種危害菌種，而后離開特定的宿主自主性消亡，不會對機體造成額外的損傷，因此，噬菌體能更好地解決奶牛乳房炎問題。

一、奶牛乳房炎的研究進(jìn)展

1.金黃色葡萄球菌性奶牛乳房炎。金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）是在很早就被公認(rèn)的強致病性細(xì)菌，它可以引起多種疾病，且用傳統(tǒng)的抗生素治療時不容易痊愈，對常規(guī)的抗生素具有耐藥性，復(fù)發(fā)的可能性比較大。因此，在臨床治療中很容易復(fù)發(fā)，并且無相應(yīng)的抗生素可以治療，這種具有強致病性且會對抗生素產(chǎn)生耐藥性的細(xì)菌在奶牛乳房炎發(fā)病中占據(jù)大部分位置，在奶牛乳房炎發(fā)生的病例中，絕大部分都是由金黃色葡萄球菌引起的，它可以通過消化道和皮膚兩大途徑傳播，最后定殖在奶牛乳房內(nèi)，以慢性乳房炎居多，一旦感染會大面積傳播。

2.無乳鏈球菌性奶牛乳房炎。無乳鏈球菌（S.agalactiae）最初是在患有奶牛乳房炎的病牛體中分離得到的，因此而命名，由此可見，無乳鏈球菌存在的范圍比較廣泛，時常存在于在牛的皮膚、乳頭表面和乳頭管中，在牧場中會直接接觸牛奶，而且每天都要接觸的就是擠奶人員，每頭牛每天要擠奶3次，無乳鏈球菌可以通過擠奶人員傳播，一旦有一只奶牛感染了無乳鏈球菌很有可能在擠奶時傳染給更多的奶牛，在夏季蠅蟲多的季節(jié)，無乳鏈球菌也會通過蟲蠅傳播，被感染后會引起奶牛的敗血癥和腦膜炎，此項疾病對牛只有很高的致死率。

3.大腸桿菌性奶牛乳房炎。大腸桿菌（Escherichia coli）是大腸埃希氏菌的通常叫法，是一種以腹瀉和敗血癥為主要癥狀的革蘭氏陰性桿菌，其具有兼性厭氧性質(zhì)，通常存在于動物腸道中，也是引起腹瀉和敗血癥的主要原因。大腸桿菌是日常比較熟知的一個細(xì)菌種類，這很大原因在于大腸桿菌的普遍性和高發(fā)性，可以通過糞便、飼料、土壤等多種食源性途徑傳播，傳播途徑的多樣性和感染方式的簡單化被認(rèn)為是一種高度適應(yīng)性的生物體，既是共生生物又是病原體的存在。我們通常認(rèn)為感染奶牛乳房炎的大腸桿菌是食源性的，所以誤認(rèn)為其來源于自然環(huán)境，但其實不然，能引起奶牛乳房炎的大腸桿菌是兼性和機體性的病原體，并不是來自環(huán)境的病菌，奶牛的先天免疫系統(tǒng)并不能阻止大腸桿菌的侵襲，從而導(dǎo)致足夠數(shù)量的細(xì)菌在乳房內(nèi)生長，并引起乳腺感染，通常引起急性臨床乳房炎。雖感染期較短，但在哺乳期奶牛中通常也是致命的。

因為大腸桿菌具有普遍的存在性和穿越大腦屏障的強穿透性，所以奶牛的生活環(huán)境、年齡體況、飼喂方式都會直接導(dǎo)致奶牛大腸桿菌性乳房炎的發(fā)生，作為牛奶的直接接觸者，擠奶人員的擠奶操作也是大腸桿菌傳播的一大途徑，奶?；即竽c桿菌性乳房炎后，牛奶中的細(xì)菌數(shù)會瘋狂上升，進(jìn)而導(dǎo)致奶牛患上更嚴(yán)重的菌血癥。大腸桿菌感染的又一重大特點是患病后經(jīng)過醫(yī)生的治療，臨床上雖然已無癥狀，但體征恢復(fù)還需要很長的時間，乳腺功能也會長時間受到影響。因此，大腸埃希氏菌乳房炎不僅會使牛奶產(chǎn)量降低，影響牛奶質(zhì)量，還會對奶牛群體造成危害。

二、噬菌體防治奶牛乳房炎

噬菌體可利用宿主細(xì)菌內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行自身的新陳代謝和繁殖，對細(xì)菌具有裂解作用和適應(yīng)能力，噬菌體對細(xì)菌的裂解作用不會受細(xì)菌耐藥性和外界環(huán)境的影響，大多數(shù)的抗菌藥物不易突破血腦屏障，但噬菌體可以通過血腦屏障，在抗菌藥物治療無效時使用噬菌體制劑可能會有較好的治療效果。且噬菌體自然存在于世界中，分布也十分廣泛，河水、土壤、腐木與污水中均可提取樣品，是比較容易獲取且取之不盡的自然資源。篩選對耐藥菌株有裂解能力的新噬菌體的時間較短，研發(fā)成本較低，制劑常溫保存即可。

1.金黃色葡萄球菌噬菌體的治療。金黃色葡萄球菌具有獨特的生物學(xué)特性，可避過機體免疫系統(tǒng)，更容易導(dǎo)致奶牛發(fā)生乳房炎，也因此使由金光色葡萄球菌引發(fā)的疾病不容易被治愈，減少了奶牛的使用年限，給牧場帶來巨大的經(jīng)濟損失。具有高效的裂解菌體活性和不易誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生耐受性的細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖水解酶是由金黃色葡萄球菌噬菌體入侵感染細(xì)菌后合成的，同時由金黃色葡萄球菌噬菌體編碼的VHAPG和內(nèi)溶素兩種酶都具有不同的結(jié)構(gòu)域，使噬菌體裂解酶具有強大的底物特異性，因了解它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加方便人們設(shè)計和改造內(nèi)部基因結(jié)構(gòu)以獲得更強抗菌活性的新蛋白物質(zhì)。

2.無乳鏈球菌噬菌體的治療。

研究發(fā)現(xiàn)，乳腺是無乳鏈球菌的定殖場所，其主要臨床表現(xiàn)為隱性乳腺炎，體細(xì)胞數(shù)升高，從而導(dǎo)致牛奶的產(chǎn)量和品質(zhì)有所下降。通過試驗得到了4株牛源無乳鏈球菌噬菌體，結(jié)合其相關(guān)特性分析了噬菌體的基因組，了解和掌握了噬菌體所含有的裂解酶的功能。無乳鏈球菌中含有噬菌體裂解酶，可以通過其中含有的活性裂解酶成分抑制奶牛乳房炎，其中已被公認(rèn)的LambdaSa1和LambdaSa2溶菌素是自然存在于2603V/R中的噬菌體裂解酶，其內(nèi)在的具有活性的肽鏈內(nèi)切酶發(fā)揮著治療作用。

3.大腸埃希氏菌噬菌體的治療。近年來的調(diào)查顯示，大腸埃希氏菌在引起奶牛乳房炎的主要病原菌中仍占較高比例。臨床治療前，噬菌體療法已在治療由大腸埃希氏菌引起的家畜腹瀉疾病方面取得了顯著效果。以牛為試驗動物，證實了噬菌體R能推遲牛菌血癥的發(fā)生，并有效延長了患病牛只的壽命。

大腸桿菌O157∶H7是出血性大腸桿菌（EHEC）的主要血清型，被視為重要的食源性致病菌，在牛肉表面添加3種大腸桿菌噬菌體混合物，可減少甚至消除牛肉表面的大腸桿菌O157∶H7。將3種噬菌體雞尾酒添加到多種被大腸桿菌O157∶H7污染的食品中可使大腸桿菌O157∶H7的濃度顯著降低。經(jīng)過BEC8的混合制劑處理，干燥的大腸桿菌O157∶H7中的活細(xì)胞數(shù)量顯著下降，并且隨MOI值、時間和溫度的推移，大腸桿菌中的活細(xì)胞大量失活，因此，噬菌體混合制劑可顯著降低大腸桿菌O157∶H7的數(shù)量，從而降低該致病菌的傳播概率，間接證明了噬菌體在治療牛大腸埃希氏菌引起的腹瀉方面具有很好的效果和安全性。

三、結(jié)語

乳房炎是奶牛養(yǎng)殖場中發(fā)病率較高的疾病，且治愈率較低，給奶牛養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展造成了嚴(yán)重影響。臨床上治療奶牛乳房炎的方法有很多，世界各地的科研人員在乳房炎的診斷及預(yù)防等方面做了大量研究，奶牛乳房炎的發(fā)病率在逐年下降，但由于其誘發(fā)因素的多樣性，導(dǎo)致目前仍然沒有非常有效的預(yù)防和治療手段。在科學(xué)家努力研究治療奶牛乳房炎方法的同時，應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行擠奶及飼養(yǎng)操作，加強養(yǎng)殖管理，從根源上有效避免奶牛乳房炎的發(fā)生。