 噬菌体，是对抗细菌的一种新方法，常被认为是一种抗生素的替代品，因为它们可以宿主提供了极好的特异性。此外，与抗生素对宿主的负面生理影响和细菌耐药性的产生相反，噬菌体的使用是安全的，没有重大缺点。此外，噬菌体能够产生直接作用于细菌的裂解酶，与之相关的一个重要优势是，噬菌体在淡水和海水环境中无处不在，这实际上代表着病毒粒子和裂解酶的来源是无穷无尽的。 在海水中，噬菌体的数量和种类对微生物群落的多样性，有着直接而关键的影响，微生物群落的多样性直接调节着全球海洋生物的循环。使用透射电子显微镜对海水进行的定量分析表明，无尾病毒数量最多，其次是肌尾噬菌体科和短尾病毒科。这个代表了整个地球生态系统的一个巨大的基因库。尽管人们对噬菌体治疗疾病的兴趣日渐增加，并在水生生态系统的噬菌体中发现了大量可用的新基因库，但淡水或海水环境中不同鱼虾类的噬菌体种群组成，仍未完全了解。 噬菌体像任何其他病毒一样，依靠其细菌（宿主）的新陈代谢来繁殖。在繁殖过程中，大多数噬菌体完全消耗宿主的资源，并在释放后代时杀死宿主。最初,噬菌体感染宿主细菌必须通过特定受体选择性绑定目标细菌的细胞壁，如：革兰氏阴性菌中的脂多糖，或革兰氏阳性菌肽聚糖，以及表面附属物，如菌毛。和鞭毛。按照经典的病毒繁殖方法，一旦噬菌体将其核酸插入到细菌的细胞质中，宿主的细胞机制就会被劫持，通过裂解周期诱导广泛复制(图1)。噬菌体还具有将其遗传信息插入宿主细菌基因组的能力，从而成为原噬菌体。原噬菌体并入宿主染色体的过程称为溶原作用，产生的与原噬菌体结合的细菌称为溶原菌。因此，原噬菌体的遗传物质通过溶原循环后的细胞分裂转移到每个子细胞中(图1)。 与溶原性周期相关联的一个巨大的优势是，与溶原循环相关的一个巨大优势是子细胞不会产生新的病毒颗粒，直到产生有利于病毒的条件或某些外部刺激对细胞造成压力并激活被劫持的基因。另外一个不太为人所知的噬菌体繁殖周期是所谓的伪原源性。在伪溶源型中，噬菌体基因组编码的信息不会立即被编译，可能是由于细菌缺乏营养和能量。然而，它在宿主体内保持不活跃状态，直到最佳条件恢复，细菌才能重新启动其代谢过程。然后，噬菌体有能力重新开始进行裂解或溶源性生命周期。 图1：噬菌体的裂解和溶原循环 随着不断发展，这些病毒的裂解酶已开始进入临床开发的竞赛。研究人员在各个领域，如：兽医或食品领域也已开始研发和生产这些产品的噬菌体。在这些不同领域具有潜在应用的噬菌体编码蛋白，分为内溶素、外溶素和解聚酶。来自噬菌体的溶素可降解细菌肽聚糖，并根据这些酶蛋白在细菌肽聚糖中切割的键分为五组。尽管它们的功能仅是降解细菌的细胞壁，但噬菌体的裂解酶呈现出巨大的结构多样性和大量不同的作用机制。 噬菌体的效率和宿主的特异性，是由蛋白质结构域及其相关的特异性酶活性所决定的。它们的结构靶向并降解革兰氏阳性或革兰氏阴性细菌的细胞壁，这取决于它们是否包含酶催化结构域和细胞壁结合结构域，或者单个催化结构域。当生长在细菌细胞质中的噬菌体的裂解周期成熟时，大多数噬菌体内溶酶从细菌内部降解细胞壁。然而，也有噬菌体酶从外部降解细菌细胞壁，这些蛋白质被称为内溶酶或外溶酶。 一般来说，与革兰氏阴性菌不同，裂解酶更容易裂解革兰氏阳性菌，因为它们的细胞壁肽聚糖直接暴露在细胞表面。然而，对噬菌体或其裂菌素的研究一直局限于少数几种病原体上，因为他们与养殖场疾病暴发相关。 与目前在哺乳动物和培养细胞上取得的成就相反，目前有很少有研究将鱼虾免疫反应与噬菌体联系起来。因此，关于噬菌体活性与免疫系统的增强和联系存在许多知识空白。然而，在噬菌体与鱼免疫系统[的已知相互作用中，噬菌体的给药途径被认为是至关重要的。对从黏膜表面获得的培养细胞进行的体外研究和通过浸泡在鱼中进行的体内挑战实验表明，黏液层中噬菌体丰度的增加可以保护上皮免受细菌感染。因此，研究结果强调浸入途径使噬菌体能够穿透鱼组织，一旦进入鱼体内，噬菌体将首先产生相互作用，并在寻找细菌猎物之前，增强粘膜防御疾病的功能。 有趣的是，有报道称噬菌体缺乏一层外脂质层，这是典型靶标。这就引出了一个有趣的问题：噬菌体如何分别逃避鱼虾的抗体和吞噬细胞等适应性免疫和先天免疫，从而进入真核细胞当中的呢？胞吞作用是一种部分解释，包括胞吞作用的自由摄取或通过漏肠被动通过上皮细胞。还有一种鲜为人知但令人兴奋的机制被认为是一种特洛伊木马。这一机制解释了，一旦被噬菌体定植的细菌内部，将不被识别。 尾病毒目噬菌体来自肌病毒科、长尾噬菌体科和短尾病毒科，具有跨上皮和内皮细胞系[转运的能力。有趣的是，有研究表明，这三种噬菌体家族都是常见的与鱼虾细菌病原体相互作用的噬菌体家族(见表1)。一旦噬菌体进入鱼虾类粘膜组织，细胞外和细胞内免疫识别机制就会进行系统的筛选过程。然而，胞内识别只有在细胞内发生溶酶体降解后才开始，病原菌识别是由经典保守模式识别受体(PRR)介导的。到目前为止，已经识别的一些重要的负责感知病毒RNA的PRR包括视黄酸诱导基因I (RIG-I)样受体(RLRs)和一些内体细胞相关的tlr，例如TLR3, TLR7, TLR8和TLR9。 在这些与组织器官的初次接触后，噬菌体可以刺激和调节宿主的固有免疫反应。据报道，几种胞内或兼性胞内细菌病原体可触发养殖鱼虾的免疫反应。其中包括了发光杆菌、沙门氏杆菌、类立克次体细菌、爱德华氏菌和副溶血性弧菌。然而，关于弧菌与噬菌体的详细相互作用，很少有报道。 噬菌体是一种相对简单的以细菌为目标的病毒。这些病毒极其丰富多样，在土壤、人和动物的肠道中很常见，所以它们很容易从粪便和污水中分离出来。此外，由于生物信息学和大规模测序技术的发展，病毒在淡水或盐水生态系统中的地理空间分布是一个初步的研究领域。栖息在这些环境中的鱼类和虾类，在它们的消化道中也含有大量的噬菌体，同时，漂浮在水中的噬菌体也非常丰富，估计在1毫升海水中有1000万个病毒样颗粒。 病毒分类通常是根据核酸类型、病毒粒子结构或形态、复制方式、宿主靶点、所引起疾病的临床和流行病学特征，甚至地理分布等特征进行的。水产养殖研究人员主要使用透射电子显微镜(TEM)和核酸酶敏感性，来确定所使用的噬菌体的形态和核酸类型。近年来，由于低温电子显微镜(cryo-EM)、核磁共振(NMR)和x射线晶体学分析，我们已经能够研究许多噬菌体的结构。基因组测序和分析从噬菌体分离的DNA也可以提供合理准确的分类信息。单独使用序列对传统的噬菌体分类是不严谨的，从历史上看，它主要基于描述性定义，但没有什么能阻止这些技术被同时用于更好的表征和研究噬菌体。 噬菌体有三种基本形态：(1)丝状形态，(2)二十面体形态，(3)带有尾部的二十面体形式。后者是最著名和研究最多的形态学，具有三个组成部分：一个装有 dsDNA 基因组的衣壳，尾巴（可以是刚性的或柔性的、短的或长的）在感染过程中充当注射器以转移噬菌体基因组进入细菌细胞，尾巴末端有一个独特的识别系统，专门识别宿主细胞并穿透其细胞壁。 噬菌体在自然界中是无所不在的，不同的噬菌体对病原体的作用是不同(表1)。噬菌体的检测可以通过单宿主、双宿主或多宿主富集等经典感染试验进行，然后通过噬菌体宿主菌株进行选择，从而确定噬菌体的传染性。从表1和表2中可以看出，大多数研究致病性细菌的研究人员，更倾向于采用单株富集法分离噬菌体。有些作者采用双琼脂层的噬菌体分离技术 ，再选择单指标菌株，而不是富集含噬菌体的样品。 图2：用于水产养殖的噬菌体的分离和表征的步骤 适当的环境条件下，所有鱼虾类细菌病原体都能在体外和体内形成生物膜。生物膜的形成是细菌的内在特征，因为生活在这些结构中有利于营养物质的吸收和以及产生物理、化学的保护。这一过程总是顺序发生的。首先，细菌必须附着在有生命或无生命的表面上。这一过程曾经受到细菌内在因素的影响（如多糖胶囊的流动性或表达），以及物理化学和环境因素（如温度），或细菌自身附着物类型。结合后形成微菌落，这些小菌落将进化成大的大菌落，构成生物膜。 成熟生物膜的一个基本特征是，它们含有一种异质基质，这种基质形成生物膜细菌之间的凝聚力，有利于它们附着在形成生物膜的表面。生物膜非常难以根除，因为其内部的细菌细胞更容易受到化学或生物制剂的保护，所以它们往往容易抵抗传统抗生素和常见消毒剂。生物膜的形成在兽医学中是必不可少的，因为它们可以代表复发感染的焦点。从完全形成和成熟的生物膜当中，一些细菌被释放出来，并构成浮游细胞的一个种群，这些细胞将在其他地方形成新的生物膜，从而导致疾病循环感染。 因此，在寻找能杀灭致病性细菌的噬菌体时，评估噬菌体对完全形成的生物膜的作用也很重要。
表1：用于对抗革兰氏阴性细菌病原体的噬菌体。
表2：用于对抗革兰氏阳性细菌病原体的噬菌体。  噬菌体具有非常特异性的能力，可以感染和破坏某些种类的细菌，但不会不影响宿主的核心共生菌群。因此，噬菌体治疗非常适合治疗鱼虾的疾病，同时也是一种很有前景的工具，可以抵消抗生素细菌的上升。然而，由于噬菌体耐药性也存在潜在进化，因此有必要谨慎对待。尽管可能会出现耐药性，但通过实验共同进化训练噬菌体进行治疗的概念最近才出现，值得未来关注。 革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均在体外被特异性噬菌体有效裂解。因此，噬菌体裂解酶及其与养殖水生生物免疫系统的相互作用，是一个需要进行巨大探索的全新领域。然而，不断发现具有不同表型和基因型的新噬菌体，阻碍了综合知识的发展，需要更强的证据来巩固特定噬菌体致病菌作为水产养殖中建立的生物技术。
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