引言
虾是十足甲壳类动物,在过去十年中,虾的养殖对全球水产养殖产量做出了重大贡献。
养殖虾的产量从2010年的358万吨增加到2020年的686万吨。
凡纳滨对虾和巨虎对虾是在咸水和海水环境中广泛养殖的两种重要的对虾品种。
另一方面,罗氏沼虾和日本东方河对虾是两个主要的养殖淡水品种。
在过去十年中,为了实现更高的生产率,虾养殖场的集约化和扩大速度很快。
然而,在高强度生产条件下,不利的环境条件可能普遍存在,导致疾病的爆发,并在全球造成巨大的经济损失。
弧菌病是对虾养殖中的主要病害之一。来自Harveyi分支的致病性弧菌被认为是虾养殖中引起弧菌病的更具侵略性的细菌病原体。
此外,来自哈维分支的特殊弧菌菌株- v。引起急性肝胰腺坏死病(AHPND)的副溶血性腹泻(VPAHPND),最初被称为早期死亡综合征(EMS),被认为是对虾业的持续威胁
为了克服细菌性疾病,可以使用抗菌剂来对抗它们的感染。
然而,由于出现耐抗生素细菌以及对环境和人类健康可能产生的不利影响,许多国家已禁止在水产养殖中滥用抗生素作为抗生素的替代 *** ,在水产养殖中使用精油(EOs)在过去十年中受到了广泛关注。
EOs具有潜在的抗菌特性,并且在一定浓度下可生物降解且无害。
科学界已经进行了深入的研究,以发现从植物中提取的新化合物和新应用,例如,通过鉴定和描述EOs作为天然防腐剂、草药麻醉剂、免疫调节剂/免疫 *** 剂和抗菌增强剂的作用。
然而,将EOs应用于对虾养殖业及其对虾类可能产生的毒性影响却很少受到科学界的关注。
到目前为止,由于缺乏足够的虾类数据,很难评估EOs对虾类可能产生的毒性作用。
幸运的是,盐水虾已经研究了EO的毒性作用。
盐水虾的基因组序列与虾和其他甲壳类动物的基因组具有高度的同源性。
因此,关于EOs对盐水虾的潜在毒性的结果可能为虾类甚至其他甲壳类动物提供参考。
例如,先前有研究报道,间苯三酚预处理在5-100 μM范围内对卤虾幼虫没有任何毒性作用,而在1-30 μM范围内对河对虾无毒,M. rosenbergii.16考虑到阿耳特米亚的抵抗力更强,在推断到其他甲壳类动物时,我们仍然需要验证盐水虾的结果。
因此,本综述旨在强调EOs的抗菌特性,特别是对可引起弧菌病和/或AHPND的弧菌菌株,并讨论可能的作用机制。
此外,还提到了研究空白和未来的初步研究,以便在对虾可持续养殖中进行EOs的前瞻性利用和大规模应用(图1)。
精油 (EOS) 和 EOC 成分 (EOCS)
国际标准组织(ISO)将精油(EOs)定义为含有相对挥发性化合物的浓缩相对疏水液体。
它们可以通过蒸汽蒸馏或(冷)压的 *** 从植物的不同部位,如种子、根、芽、叶、花、皮和果实中获得主要化合物主要来源于三种生物合成途径,即甲戊酸途径生成倍半萜,甲基赤藓糖醇途径生成单萜和二萜,莽草酸途径生成苯丙烯。
一般来说,一种化学成分含有约20至60种化学成分,根据它们在混合物中的浓度分别命名为(i)主要成分(20%至90%)、(ii)次要成分(1-20%)和(iii)微量成分(1%以下)。
在EOs中检测到3000多种不同的化学物质,化学结构多种多样。总的来说,精油的主要化学类别分为脂肪类,芳香类,羧酸类,香豆素,二萜,二萜烯,酯类,酮类,内酯类,单萜烯类,单萜烯类,氧化物,酚类,百里酚、苯酚甲基醚、邻苯二甲酸酯、倍半萜烯、倍半萜烯和其他常用EOC的化学结构和特性见表1。
决定精油化学成分的因素包括生产植物的遗传特征、植物的发育阶段、土壤/环境条件和提取 *** 。
表1。常用EOC的化学结构及特性(按分子量由低到高排序)
EOs的作用机制
已经提出了多种机制来解释EO和/或其组分在细菌细胞上的活性。
简而言之,EO的作用机制可以描述如下:(i)外膜的改变,(ii)细胞质膜和膜蛋白的损伤,(iii)减少细胞内ATP池和(iv)反群体感应效应。(图2)。根据其对细菌的作用机制给出了EOs的例子(表2)。
表2。根据其对细菌的作用机制给出了EOs的例子
EOs抗弧菌(非AHPND菌株)能力的评估
弧菌病是幼虾的主要细菌性疾病之一,由几种致病性弧菌引起。
弧菌属是革兰氏阴性菌属,属于弧菌科,γ变形菌纲。
36种弧菌属包括147种以上,其中至少有14种弧菌被报道为对虾养殖的破坏剂,包括溶藻弧菌、鳗弧菌、campbelllii弧菌、damsella弧菌、fischeri弧菌、harveyi弧菌、logei弧菌、mediterranei弧菌、mimicus弧菌、ordalli弧菌、orientalis弧菌、副溶血性弧菌(非ahpnd菌株)、脾弧菌和创伤弧菌。
弧菌属是一种含有极性鞭毛的细菌,周围有或没有鞘。这些细菌存在于海洋环境、沉积物、水柱、脊椎动物、无脊椎动物、水生植物、自由个体或附着在颗粒上。
弧菌病的一般症状包括嗜睡、生长缓慢、幼虫低变形、体畸形、体变红、异常游泳行为和生物发光。
在过去的4年里,越来越多的究将EOs作为弧菌病的治疗 *** 。
大量研究表明,EOs由于其复杂的混合成分,通常具有多种作用机制。
表3总结了EOs体外抗弧菌活性的更低抑制浓度(MIC)数据。
此外,简要描述了EOs在不同抗弧菌试验中的有效浓度。
表3。EOs对非ahpnd弧菌的体外敏感性及抑菌活性研究
肉汤稀释法是一种最常用的 *** ,用于确定EOs.的更低抑制活性。
这种 *** 依赖于在特定接种密度的肉汤培养基中注入不同浓度的潜在抗菌药物孵育后,使用自动读取器或目测器观察浊度,从而建立MIC。
从表3的数据中,我们注意到,在两项不同的研究中,Syzygium aromaticum EOs对v . harveyi 、v . ichthyoenteri (FP4004)和v .副溶血性v . ATCC33844的抑菌活性分别为0.125%、0.125%和0.07% (v/v)。
丁香酚和β-石竹烯是两种主要成分,但在两项研究中丁香酚和β-石竹烯的成分百分比不同。
Gang-Joon在S. aromaticum EO中发现了58.7%的丁香酚和24.8%的β-石竹烯,Mizan et al.在S. aromaticum EO中发现了86.63%的丁香酚和10.5%的β-石竹烯。
如前所述,即使来自同一种植物,由于许多因素,例如收获时间,提取 *** 等,EO的化学成分也会有所不同。
先前的两项研究表明,胸腺草EO对副溶血性v的抑菌活性存在巨大的MIC值差异,Mizan等研究的MIC值为0.02%,而dos Santos Filho等研究的MIC值为1250 μg/ml。
使用的MIC单位如此不同,导致难以比较同一植物EOs的不同研究,因此需要在未来对结果报告进行统一。
此外,在表3中列出的一些研究中,没有提供EO的化学成分,也没有提供MIC值数据,这使得很难建立抗弧菌活性与EO中负责这些作用的成分之间的联系。
对纯EOCs对弧菌(非ahpnd菌株)的作用进行了一些研究。
在初步研究中,采用广泛的单一EOC测定了它们对两种弧菌的抑菌活性。
结果表明,最有效的抑菌剂为萜类百里酚、香芹酚、丁香酚、香叶醇、萜烯醛肉桂醛和香兰素。
桉叶精油、芳樟醇、薄荷醇、α-蒎烯和柠檬烯在0.23 ~ 7.5 mM的浓度下对鳗叶线虫和哈维线虫的生长没有抑 *** 用。
在其他研究中,柠檬醛对副溶血性弧菌ATCC17802的MIC为100 μg/ml,对ATCC33847的MIC为150 μg/ml,对溶藻弧菌的MIC为125 μg/ml
EOs抗弧菌(AHPND菌株)能力的评估
急性肝胰腺坏死病,最初称为早期死亡综合征,是一种相对较新的养殖对虾细菌性疾病AHPND的病原主要是副溶血性弧菌(VPAHPND)的某些特定菌株。
患AHPND的虾表现为嗜睡,厌食,生长缓慢,消化道空,肝胰腺呈苍白至白色一些研究报告了在对虾养殖中控制或可能预防AHPND爆发的管理策略,包括补充植物源性和/或天然化合物、益生菌、噬菌体治疗、环境操纵、生物絮团技术和池塘管理。
迄今为止,尚缺乏EO(C)s对副溶血性弧菌AHPND毒株作用的研究报道。
只有我们之前的研究表明,柠檬酸Litsea citrata和桉树citriodora的EOs在0.01和0.1% (v/v)时显著抑制副溶血性芽孢杆菌MO904、VPAHPND的生长。
而互花千层的EOs浓度为0.1%时,能显著抑制MO904.8的生长。
EOs的毒理学效应,以盐水对虾为研究对象
除了它们的抗弧菌活性外,EOs还可能对水生动物产生不利影响。
在目前的工作中,我们总结了过去4年进行的最相关的EOs体内毒性研究,主要是在盐水对虾上进行的(表4)。
对盐水虾的毒性水平分为4组:剧毒、中毒、弱毒和无毒表4显示,青蒿、芡实、舌棘和头冷杉对青蒿的毒性最强。而蓝桉的LC50可达2660 μg/ml,对蒿无毒性。
表4。盐水对虾暴露于EOs 24小时的毒性
众所周知,毒性在植物所用部分的功能和收获时间方面会有很大的不同。
例如,植物EO中不同部位对Artemia的毒性有影响,Cochlospermum regium EO叶片的LC50分别为90.17 μg/ml(强毒性),625.08 μg/ml(弱毒性),木基部为68。
采收时间也是影响青蒿毒性的因素之一,在旱季、中季和雨季采集的沙叶中叶提取物中,对青蒿的LC50值分别为215.7、167.1和202.6 μg/ml,对青蒿具有中等毒性
研究差距和结论意见
科学界对EOs应用的研究日益增多。
一些综述主要集中在鱼种生长、免疫和抗寄生虫活性方面的有益作用一些论文着重于在鱼类处理和运输过程中作为麻醉化合物或减压剂的使用结合表2、表3和表4的数据,尽管EOs对抗弧菌活性有潜在的贡献,但将EOs应用于对虾养殖时仍然存在缺陷。
短缺包括很少有用于虾业的商业药品,以及缺乏对养殖虾的慢性和急性毒性研究。
更重要的是,在大多数情况下,缺乏有价值的数据,例如,没有关于更佳剂量需求的精确数据,在分子水平上对EOs的影响的数据不足,以及没有关于养殖对虾与田间条件下病原体之间综合测试的数据。
此外,EOs可能的环境影响很少受到关注,EOs对水生和陆地营养链中不同生物的生态毒理学效应的数据也缺乏。
EOs是多种成分的复杂混合物,许多EOs在体外对病原体表现出很强的抗菌活性,同时也具有潜在的毒性。
然而,EOs的效率和毒性取决于植物变量和生物活性化合物的化学组成。
此外,化学成分因收获时间、采集地点、植物器官或组织以及提取所用的溶剂或 *** 而有很大差异。
EOs的精确分子组成在决定其抗菌效果和毒性水平方面起着至关重要的作用。