К вопросу о применении бактериоцинов как перспективной возможности замены антибактериальных средств в аквакультуре
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.14229437Ключевые слова:
аквакультура, бактериоцины, антибиотики, антимикробные пептиды, заболевания рыбПоддерживающие организации
Лицензия
Аннотация
Аквакультура в последние годы является быстрорастущей отраслью сельского хозяйства. Интенсификация производства неизбежно приводит к бактериальным эпизоотиям, для борьбы с которыми на протяжении длительного времени использовались антибактериальные препараты. Нерациональное использование антибиотиков привело к формированию резистентности у патогенных штаммов, что требует разработки альтернативных методов борьбы. В последнее время интерес исследователей по всему миру к подобным методам возрос. Среди альтернативных методов выделяют применение пробиотиков, постбиотиков, бактериофагов и бактериоцинов. Настоящая работа содержит сведения о текущей ситуации с применением антибиотиков в России, а также характеристику бактериоцинов. Показано, что бактерии рода Bacillus являются многообещающей целью при разработке альтернативных способов борьбы с заболеваниями объектов аквакультуры.
Скачивания
Библиографические ссылки
1. DeClerck F. A. J. et al. A whole earth approach to nature-positive food: biodiversity and agriculture // Science and Innovations for Food Systems Transformation. – Cham: Springer International Publishing, 2023. – P. 469-496.
2. Ababouch L. et al. Value chains and market access for aquaculture products // Journal of the World Aquaculture Society. – 2023. – Vol. 54. – No. 2. – P. 527-553. – DOI: 10.1111/jwas.12964.
3. Рудакова С. Л. Особенности профилактики и контроля заноса патогенов на рыбоводные хозяйства в современных условиях интенсивного развития аквакультуры // Рыбохозяйственный комплекс России: проблемы и перспективы развития. – 2023. – С. 589.
4. Ханайченко А. Н., Планас М. И., Карнеро С. Д. Рост, выживаемость и химический состав личинок тюрбо (Scophthalmus maximus L.) при интенсивном выращивании в" чистой" и" зеленой" воде // Экология моря. – 2000. – Т. 50. – С. 78-82.
5. Юрина Н. А. Сравнительная оценка влияния скармливания пробиотиков и антибиотика в рационах молоди осетровых рыб // Сборник научных трудов Краснодарского научного центра по зоотехнии и ветеринарии. – 2016. – Т. 5. – № 1. – С. 81-85.
6. Пойда П. Р. Антибиотики и другие антимикробные химиотерапевтические вещества в объектах аквакультуры // Инновационный потенциал развития науки в современном мире: технологии, инновации, достижения. – 2020. – С. 15-19.
7. Валова В. Н. Оценка влияния антибиотиков на физиологический статус трехлеток амурского осетра // Высшая школа: научные исследования. – 2020. – С. 93-102.
8. Гераскин П. П., Ковалева А. В., Григорьев В. А. Влияние пробиотиков на функциональное состояние производителей стерляди // Фундаментальные исследования, инновационные технологии и передовые разработки в интересах долгосрочного развития Юга России. – 2023. – С. 223-226
9. Concha C. et al. Characterization of mechanisms lowering susceptibility to flumequine among bacteria isolated from Chilean salmonid farms // Microorganisms. – 2019. – Vol. 7. – No. 12. – P. 698. – DOI: 10.3390/microorganisms7120698.
10. Ringø E. Probiotics in shellfish aquaculture //Aquaculture and Fisheries. – 2020. – Vol. 5. – No. 1. – P. 1-27. – DOI: 10.1016/j.aaf.2019.12.001.
11. Romero J., Feijoó C. G., Navarrete P. Antibiotics in aquaculture–use, abuse and alternatives // Health and environment in aquaculture. – 2012. – Vol. 159. – No. 1. – P. 159-198. – DOI: 10.5772/28157.
12. Merrifield D. L., Ringo E. (ed.). Aquaculture nutrition: gut health, probiotics and prebiotics. – John Wiley & Sons, 2014. – DOI: 10.1002/9781118897263
13. Baquero F. et al. Evolutionary pathways and trajectories in antibiotic resistance // Clinical Microbiology Reviews. – 2021. – Vol. 34. – No. 4. – P. e00050-19. – DOI: 10.1128/CMR.00050-19.
14. Guardabassi L., Hilde K. Princípios Da Utilização Prudente E Racional De Antimicrobianos Em Animais. Artmed: RS. 2010. [(accessed on 10 February 2022)]. – Available online: https://statics-americanas.b2w.io/sherlock/books/firstChapter/27113326.pdf
15. Bloom D. E. et al. Antimicrobial resistance and the role of vaccines // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2018. – Vol. 115. – No. 51. – P. 12868-12871. – DOI: 10.1073/pnas.1717157115.
16. Egervärn M. et al. Transferability of a tetracycline resistance gene from probiotic Lactobacillus reuteri to bacteria in the gastrointestinal tract of humans // Antonie Van Leeuwenhoek. – 2010. – Vol. 97. – P. 189-200. – DOI: 10.1007/s10482-009-9401-0.
17. Pérez-Sánchez T., Mora-Sánchez B., Balcázar J. L. Biological approaches for disease control in aquaculture: advantages, limitations and challenges // Trends in microbiology. – 2018. – Vol. 26. – No. 11. – P. 896-903. – DOI: 10.1016/j.tim.2018.05.002.
18. Meir-Gruber L. et al. Population screening using sewage reveals pan-resistant bacteria in hospital and community samples // PloS one. – 2016. – Vol. 11. – No. 10. – P. e0164873. – DOI: 10.1371/journal.pone.0164873.
19. Sahoo T. K. et al. Bacteriocins and their applications for the treatment of bacterial diseases in aquaculture: a review //Aquaculture Research. – 2016. – Vol. 47. – No. 4. – P. 1013-1027. – DOI: 10.1111/are.12556.
20. Wang J. et al. Current developments of bacteriocins, screening methods and their application in aquaculture and aquatic products //Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. – 2019. – Vol. 22. – P. 101395. – DOI: 10.1016/j.bcab.2019.101395.
21. Garcés M. E. et al. Antimicrobial activity of bacteriocin-producing Carnobacterium spp. isolated from healthy Patagonian trout and their potential for use in aquaculture // Aquaculture Research. – 2020. – Vol. 51. – No. 11. – P. 4602-4612. – DOI: 10.1016/j.aaf.2023.10.006.
22. Muñoz-Atienza E. et al. Antimicrobial activity, antibiotic susceptibility and virulence factors of lactic acid bacteria of aquatic origin intended for use as probiotics in aquaculture // BMC microbiology. – 2013. – Vol. 13. – P. 1-22. – DOI: 10.1186/1471-2180-13-15.
23. Zorriehzahra M. J. et al. Probiotics as beneficial microbes in aquaculture: an update on their multiple modes of action: a review // Veterinary quarterly. – 2016. – Vol. 36. – No. 4. – P. 228-241. – DOI: 10.1080/01652176.2016.1172132.
24. Ang C. Y. et al. Postbiotics applications as infectious disease control agent in aquaculture // Biocontrol science. – 2020. – Vol. 25. – No. 1. – P. 1-7. – DOI: 10.4265/bio.25.1.
25. Sudhakaran G. et al. Molecular properties of postbiotics and their role in controlling aquaculture diseases // Aquaculture Research. – 2022. – Vol. 53. – No. 9. – P. 3257-3273. – DOI: 10.1111/are.15846.
26. Richards G. P. Bacteriophage remediation of bacterial pathogens in aquaculture: a review of the technology // Bacteriophage. – 2014. – Vol. 4. – No. 4. – P. e975540. – DOI: 10.4161/21597081.2014.975540.
27. Park S. Y. et al. Recent insights into Aeromonas salmonicida and its bacteriophages in aquaculture: A comprehensive review // Journal of Microbiology and Biotechnology. – 2020. – Vol. 30. – No. 10. – P. 1443. – DOI: 10.4014/jmb.2005.05040.
28. Ninawe A. S. et al. Bacteriophages for aquaculture disease control //Aquaculture International. – 2020. – Vol. 28. – P. 1925-1938. – DOI: 10.1007/s10499-020-00567-4.
29. Cotter P. D., Ross R. P., Hill C. Bacteriocins—a viable alternative to antibiotics? // Nature Reviews Microbiology. – 2013. – Vol. 11. – No. 2. – P. 95-105. – DOI: 10.1038/nrmicro2937.
30. Blay G. L. et al. In vitro inhibition activity of nisin A, nisin Z, pediocin PA-1 and antibiotics against common intestinal bacteria // Letters in Applied Microbiology. – 2007. – Vol. 45. – No. 3. – P. 252-257. – DOI: 10.1111/j.1472-765X.2007.02178.x
31. Nayak A. et al. Potential application of bacteriocins for sustainable aquaculture // Reviews in Aquaculture. – 2022. – Vol. 14. – No. 3. – P. 1234-1248. – DOI: 10.1111/raq.12647.
32. Pereira W. A. et al. Use of probiotic bacteria and bacteriocins as an alternative to antibiotics in aquaculture // Microorganisms. – 2022. – Vol. 10. – No. 9. – P. 1705. – DOI: 10.3390/microorganisms10091705.
33. Ogaki M. B., Furlaneto M. C., Maia L. F. Revisão: Aspectos gerais das bacteriocinas // Brazilian Journal of Food Technology. – 2015. – Vol. 18. – No. 4. – P. 267-276. – DOI: 10.1590/1981-6723.2215.
34. Lin Y. H. et al. Screening and characterization of LAB-produced bacteriocin-like substances from the intestine of grey mullet (Mugil cephalus L.) as potential biocontrol agents in aquaculture // Journal of applied microbiology. – 2013. – Vol. 114. – No. 2. – P. 299-307. – DOI: 10.1111/jam.12041.
35. Muñoz A. et al. Inhibition of Staphylococcus aureus in dairy products by enterocin AS-48 produced in situ and ex situ: Bactericidal synergism with heat // International Dairy Journal. – 2007. – Vol. 17. – No. 7. – P. 760-769. – DOI: 10.1016/j.idairyj.2006.09.006.
36. Lyon W. J., Sethi J. K., Glatz B. A. Inhibition of psychrotrophic organisms by propionicin PLG-1, a bacteriocin produced by Propionibacterium thoenii // Journal of dairy science. – 1993. – Vol. 76. – No. 6. – P. 1506-1513. – DOI: 10.3168/jds.S0022-0302(93)77482-2.
37. Banerjee G., Nandi A., Ray A. K. Assessment of hemolytic activity, enzyme production and bacteriocin characterization of Bacillus subtilis LR1 isolated from the gastrointestinal tract of fish // Archives of microbiology. – 2017. – Vol. 199. – P. 115-124. – DOI: 10.1007/s00203-016-1283-8.
38. Bhugaloo-Vial P. et al. Purification and amino acid sequences of piscicocins V1a and V1b, two class IIa bacteriocins secreted by Carnobacterium piscicola V1 that display significantly different levels of specific inhibitory activity // Applied and Environmental Microbiology. – 1996. – Vol. 62. – No. 12. – С. 4410-4416. https://doi.org/10.1128/aem.62.12.4410-4416.1996.
39. Kaktcham P. M. et al. Bacteriocinogenic Lactococcus lactis subsp. lactis 3MT isolated from freshwater Nile Tilapia: isolation, safety traits, bacteriocin characterisation, and application for biopreservation in fish pâté // Archives of microbiology. – 2019. – Vol. 201. – P. 1249-1258. – DOI: 10.1007/s00203-019-01690-4.
40. Kuebutornye F. K. A. et al. Mechanisms and the role of probiotic Bacillus in mitigating fish pathogens in aquaculture // Fish physiology and biochemistry. – 2020. – Vol. 46. – No. 819-841. – DOI: 10.1007/s10695-019-00754-y.
41. Reuben R. C., Torres C. Bacteriocins: potentials and prospects in health and agrifood systems // Archives of Microbiology. – 2024. – Vol. 206. – No. 5. – P. 1-51. – DOI: 10.1007/s00203-024-03948-y.
42. Nes I. F., Yoon S. S., Diep D. B. Ribosomally synthesiszed antimicrobial peptides (bacteriocins) in lactic acid bacteria: a review // Food Science and Biotechnology. – 2007. – Vol. 16. – No. 5. – P. 675-690.
43. Defoirdt T., Sorgeloos P., Bossier P. Alternatives to antibiotics for the control of bacterial disease in aquaculture // Current opinion in microbiology. – 2011. – Vol. 14. – No. 3. – P. 251-258. – DOI: 10.1016/j.mib.2011.03.004.
44. Rémy B. et al. Interference in bacterial quorum sensing: a biopharmaceutical perspective // Frontiers in pharmacology. – 2018. – Vol. 9. – P. 203. – DOI: 10.3389/fphar.2018.00203.
45. Zermeño-Cervantes L. A. et al. Antibacterial proteins and peptides as potential treatment in aquaculture: current status and perspectives on delivery // Reviews in Aquaculture. – 2020. – Vol. 12. – No. 2. – P. 1135-1156. – DOI: 10.1111/raq.12376.
46. Anyairo C. S. et al. Bacteriocin producing Bacillus and their potential applications in fish farming // International Aquatic Research. – 2024. – Vol. 16. – No. 1. – P. 17-37. – DOI: 10.22034/iar.2024.1997968.1528.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Статьи журнала «Вестник Донецкого университета. Серия 01. Естественные науки» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Донецким Государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
