3讨论与结论


中草药富含生物碱、有机酸、苷类等多种活性物质,不仅具有抗菌、抗病毒作用,还能改善动物的生长、免疫性能,已被广泛用于水产动物疾病的防治中。Chang等和Chen等的研究发现,饲喂凡纳滨对虾含100 mg/kg甘草提取物或含0.6%甘草酸苷的饲料,可提高对虾酚氧化酶、超氧化物歧化酶等活力,降低对虾在溶藻弧菌(V.alginolyticus)攻毒后的死亡率。Zhai等用主要成分为板蓝叶、大黄、黄柏等的三黄散,以500 mg/kg的剂量饲喂感染副溶血弧菌的凡纳滨对虾,用药后对虾血清免疫参数和存活率显著提高。罗新等测定了42种中草药对水产动物常见病原嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)的抑菌效果,发现冰片、乌梅、五倍子、诃子、石榴皮、艾叶和黄连7种中草药水提液具有抑菌活性,其中以冰片的抑菌作用最强,抑菌圈达到(26.1±1.5)mm。


GD是甘草、板蓝根、人工牛黄、冰片等为主要成分的药物。程安达等研究发现,使用2 mL/kg GD的饲料可改善副溶血弧菌感染引起的对虾肝胰腺损伤,降低患病对虾的死亡率。在本研究中,GD对副溶血弧菌CICC 21617的MIC值和MBC值分别为7.6 mg/mL和15.2 mg/mL,1/4MIC以上浓度的GD能明显抑制副溶血弧菌的生长,表明该药物对副溶血弧菌具有较好的体外抑菌活性,可有效抑制细菌的增殖。


植物源药物可通过破坏细菌细胞结构完整性,干扰其物质转运、生物合成等功能,从而发挥抑菌作用。孙扬等研究发现,副溶血弧菌经120μg/mL的柠檬草精油处理后,菌体细胞壁、膜构造被破坏,细胞内容物流失,上清液中碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AKP)活性、蛋白质含量和电导率上升。Sun等的研究结果表明,25 mg/mL的蓝莓提取物可破坏副溶血弧菌细胞膜结构,抑制细胞膜相关基因的表达,进而影响其物质转运功能。


Xin等研究发现,经2μL/mL的茴香醛处理,破坏了副溶血弧菌细胞超微结构,影响了其生物膜形成、鞭毛移动和群体感应相关基因的表达。本研究发现GD处理后副溶血弧菌细胞发生裂解,细胞壁、细胞膜出现消融,大量胞内泄露物质漏出,表明GD处理破坏了副溶血弧菌细胞结构的完整性,进而影响了细胞膜的通透性,这与以上研究结论一致。板蓝根和甘草是GD的主要成分,0.25 g/mL的板蓝根微粉水提物能破坏大肠杆菌(Escherichia coli)细胞壁和细胞膜的完整性。甘草的主要活性成分光甘草酚,它通过与细菌细胞壁中的肽聚糖结合来破坏金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的细胞结构,由此推测它们可能是GD导致副溶血弧菌细胞壁和细胞膜损伤的重要活性物质。


药物处理通过调控细菌转录表达水平,进而影响其生理功能。现有研究表明,64μg/mL单宁酸处理可改变嗜水气单胞菌的转录组;75 mg/mL的原儿茶醛或2μL/mL的茴香醛处理可改变副溶血弧菌的转录表达水平。它们主要通过抑制细菌能量代谢、生物膜形成、黏附、运动相关基因的表达,从而降低其致病力。与这些研究结论相似,GD处理后副溶血弧菌的转录组发现显著变化,造成肌苷酸和核糖核苷合成代谢、柠檬酸循环等相关基因表达的显著下调。

细菌的肌苷酸和核糖核苷是细胞内重要的核苷酸,它们在细胞生长、代谢和遗传信息的传递中扮演着关键角色。柠檬酸循环是细菌细胞糖类、脂类、氨基酸等营养物质的重要代谢途径,对于细胞的能量产生、代谢调控以及生物合成都具有至关重要的作用。GD处理后副溶血弧菌的肌苷酸、核糖核苷合成代谢以及柠檬酸循环的转录水平下降,表明细菌的遗传物质合成、能量代谢活动可能受到抑制,进而影响其生长、繁殖和致病能力。本研究还发现,GD处理后副溶血弧菌的群体感应相关基因表达显著下调。群体感应是副溶血弧菌菌群间的重要通讯机制,参与调控耐热直接溶血毒素基因(tdh)等毒力基因的表达,调节生物被膜的形成,影响细菌的运动性,从而增强副溶血弧菌的致病力和在环境中的生存能力,因此GD可能通过群体感应淬灭作用影响副溶血弧菌的致病力。


在本研究中,GD主要促进了副溶血弧菌转录因子活性、细胞壁合成代谢等相关基因的表达。在低浓度药物的作用下,细菌为适应环境压力并维持其生存,可能会提高或降低特定基因的转录活性,以减少药物对菌体细胞的渗透和损伤。例如,Feng等的研究发现,大蒜提取物二烯丙基硫醚可促进阪崎克罗诺杆菌(Cronobacter sakazakii)细胞壁合成相关基因的表达。马强等研究表明,在低浓度的β-内酰胺类抗生素的作用下,金黄色葡萄球菌细胞壁的厚度明显增加,并促进了细胞壁相关基因glmU、pbpB、altR、murG的表达。与这些研究结果一致,本研究发现GD处理主要提高了肽聚糖、氨基聚糖等细胞壁合成代谢相关基因的表达。肽聚糖和氨基聚糖是细菌细胞壁的主要成分之一,它通过形成坚固的网络结构,为细菌提供机械支撑,可抵御外界的机械和渗透损伤。GD处理提高了副溶血弧菌细胞壁合成代谢的转录水平,表明菌体细胞结构遭到破坏后,可能加强了细胞修复功能的调控,以应对外界环境的压力。后续应将组学分析与RNA干扰、基因敲除等分子生物学方法相结合,进一步厘清GD抑杀副溶血弧菌的关键基因及代谢通路。


综上所述,本研究结果表明GD可抑制副溶血弧菌生长,破坏其细胞壁、细胞膜结构的完整性。在转录水平上,GD主要抑制了副溶血弧菌的肌苷酸、核糖核苷合成代谢以及柠檬酸循环等能量代谢相关基因的转录水平,同时菌体可能也启动了细胞壁损伤的自我修复机制。本研究初步探明了GD对副溶血弧菌抑制活性及作用机制,可为增加GD的靶动物提供背景参考资料,也为新型弧菌防控药物的开发提供科学依据。


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