Maxime HugoninとStéphaneFrouelによる、 MiXscience、 フランス
水産養殖農業システムにおけるいくつかの病原体に対する新しい飼料添加物の遍在する抗菌活性
明日の潜在的なタンパク質源として、 常に増加している人口のために、 養殖業はいくつかの課題に直面しています。www.modernagriculturefarm.com需要に応えるために、 歩留まりを最大化する必要があります。この上、 農家は常に飼育密度を上げますが、 集中的な文化から超集中的な文化への移行、 新たな病原体の出現と増殖を引き起こし、病気の発生が増加します。
これらの問題の影響を受ける最初の人々は農民です。この病原性の圧力は、農業の経済に大きな影響を与えます。この問題の主な解決策は、抗生物質の使用のままです、 治療法での使いやすさと目に見える迅速な効果のおかげです。不幸にも、 化学物質の使用と乱用は公衆衛生上の懸念を引き起こします、 抗生物質耐性のため、 そして環境への悪影響。それで、 この救済策は、養殖生産に関連する悪いイメージに関与し、世論に変化をもたらします。
代替案を模索するための活発な研究が進行中です。この記事は、天然の植物性の使用について報告します、 特別に選択された植物抽出物に基づいて、 水産養殖システムにおける広範囲の病原体を制御するため。製品の話は実験室から始まりました、 RIDトライアルに関連して、 そして、より大規模で商業的な規模でフィールド内で終了しました。したがって、 この植物性物質の抗菌効果は、invitroとinvivoの両方で調査されています。 これは、その利点に関する堅牢で実用的なフィードバックを提供します。
作用機序
この飼料添加物の抗菌活性の広いスペクトルは、病原体に共通の標的であるタンパク質との特定の作用機序に基づいています。この植物性の抗菌特性は、ネギ科抽出物からの硫黄有機化合物（SOC）によって提供されます。ネギ科には13属600種が含まれます。主な代表者はタマネギです、 ニンニク、 リーキ、 エシャロットとチャイブ。
いくつかの調査研究は、次の可能性を提起しています。 生物学的システムでは、 SOCは、細胞のさまざまな区画に非常に急速に浸透し、そこで生物学的効果を発揮します。病原体に応じて、 SOCが細胞に浸透する方法はいくつかあります（図1を参照）。
それらの低分子量のために、 SOCは、さまざまなプロセスによって小胞の内部容積に容易に拡散する可能性があります。 細菌の細胞質では、 （グラム–またはグラム+）、 またはウイルスに。これは、ペプチドグリカン層が小さいグラムの場合です。
SOCは、植物性の抗菌特性を与えます。 細胞化合物との異なる相互作用による。セルに入ると、 SOCは特定のタンパク質と結合して、固定を変更し、チオール機能を脱臼させます。 タンパク質や酵素の構造に関与するジスルフィド架橋に含まれています。 3D配座がなければ、 変性したタンパク質はもはや機能しません、 （図2を参照）。
変更された機能の中で、 遺伝子発現、 エネルギー代謝とタンパク質合成はいくつかの関連する機能です、 その変化が細胞の全体的な機能不全につながる、 その最終的なアポトーシス、そして病原体の死まで、 （図3を参照）。
バクテリアの場合、 SOCは、酵素活性の調節を含む複数の経路を標的にしているようです（例：グルタチオンS-トランスフェラーゼ、 いくつかの重要な経路に関与している）、 DNA酵素（ジャイレース、 ポリメラーゼ）、 アポトーシス細胞死および細胞周期機構の内因性経路の影響。 SOCは、ポリアミンの合成をブロックすることもできます。 細胞微小管（細胞内で細胞骨格と有糸分裂紡錘体を形成する）を破壊するだけでなく、 細胞分裂を要求された。
SOC化合物の抗増殖および抗菌効果は、細胞アポトーシスの誘導に関連しているようです。 病原性細胞の変化に起因します。
ウイルスの場合、 SOCは、キャプシドのタンパク質を変化させます。このタンパク質エンベロープによって提供されるゲノム保護がなければ、 ウイルスは微生物細胞のアポトーシスと同じモデルで死にます。
製品の可能性：3つのスケール」の評価
試験管内で、 製品の有効性は、最小発育阻止濃度（MIC）および最小殺菌濃度（MBC）テストによって評価されています。
微量希釈法を使用して、 広範囲の病原体に対する植物性の成長阻害効果、 海水および淡水養殖システムから、 カルバクロールなどの抗菌力が高いことが知られている天然抽出物のMICと比較されています。 オレガノとタイムオイルから、 シトラール、 柑橘系オイルとオイゲノールから分離され、 クローブオイルから。
さらに、 抗生物質の代替品としてのこの製品の本当の可能性を評価するために、 MICとMBCは、水産養殖で使用される一般的な抗生物質（オキシテトラサイクリン、 エリスロマイシンおよびエンロフロキサシン）。
インビトロの結果は、この飼料添加物が幅広い殺菌作用を示したことを示した。 グラム陽性菌とグラム陰性菌の両方に対して高い効率を示したからです。加えて、 それは最も強い抗菌活性を示しました、 現物と比較して。実験的な植物性物質は、カルバクロールの32〜250 ppmに対して、16〜125ppmの最低MICを示しました。 64対1 シトラールの場合は000ppm、オイゲノールの場合は64〜2000 ppm（表1を参照）。
また、テストした抗生物質と同じオーダー（1 log単位未満の差）で最小の抑制性および殺菌性濃度を示しました（表2）。
これらの有望な研究に基づいて、 その後、製品はチャレンジトライアルに適用されました。
さまざまな種でinvivo実験室試験が実施されました：淡水魚（Seabass）、 製品の予防使用プロトコルでさまざまな病原体に挑戦されてきた温水魚（ティラピア）と海老（ホワイトレッグシュリンプ）。
で開始する、 動物は実験条件（1週間から4週間）に順応しました、 実験飼料を継続的に給餌する前に、 植物性を含む、 1〜2Kg /飼料1トンの濃度で（図4を参照）。
3〜4週間後、 種によると、 魚とエビは選択された病原体で攻撃され、攻撃後少なくともさらに2週間は製品が与えられました。その後、生存が観察されました（図5を参照）。
図5に示されている結果は、有意な生存率の改善を明確に示しています（ANOVA p <0.05）。 養殖種および関連する病原体（細菌またはウイルス）に関係なく。植物性物質を使用すると、腸炎ビブリオに対してエビの生存率が54％増加しました。 白斑症候群に対して52％、 業界が遭遇する2つの主要な病気。
魚では、 結果が少し印象的でなくても（魚の既存の免疫システムのために、コントロールの死亡率が低くなります）、 それらはまだ重要です、 また、死亡率の低下は、パスツレラに対するシーバスの生存率が18％、連鎖球菌とフランシセラに対するティラピアの生存率が19〜12％増加するという、信頼できる経済的利益を表すこともできます。 それぞれ。
研究試験中、 重要な結果により、実験室規模で観察された植物性物質の抗菌効果が確認されました。これらの利点を確実に検証するには、 最後になりましたが、少なくとも一歩は踏み出されました：農業の実際の条件下での試験。
商業フィールドスケール
植物性の影響は、ベトナムの2つの種の商業的農業条件下でテストされました。 （エビとティラピア）、 トルコではマダイとシーバスがあります。これらの最後の魚のために、 病害防除に対する植物性の影響を評価するために、5つの試験が実施されました。 自然条件下でランダムに出会った、 抗生物質と比較してください」魚はビブリオ症に直面しています。 屈曲細菌症または寄生虫感染症（表3を参照）。興味深いことに、 5Kg /飼料トンでの製品の使用、 最初の症状が現れてから20日間、 病気の完全な制御（少なくとも抗生物質と同じくらい効率的）と動物の初期代謝状態への復帰を伴う完全な回復につながります。
檻の中のティラピアの場合、 連鎖球菌感染の発生後14日間、植物性物質を4kg /トンの飼料の病害防除用量で一時的に適用しました。同量塗布しましたが、 35日間、 ビブリオの出現後、屋外の池で養殖されたエビで。植物性の抗菌効果が確認されました、 農業条件下で、 Streptococcus sppでチャレンジした場合、ティラピアとエビの耐性を有意にサポートしました（ANOVA p <0.05）。およびビブリオ属。それぞれ（図6および7を参照）。
この新しい飼料添加物は、さまざまな病原体に対する効率的な制御を提供し、水産養殖システムでの抗生物質の使用を減らすための全体的かつ自然なアプローチと見なすことができると結論付けました。試験データはまた、病気の発生を相殺し、信頼できる成長パフォーマンスと農場の利益を維持するための機能性添加剤の有効性を示しました。
さらに、 この新しい植物性物質は、さまざまな条件で適用できます。 予防薬として継続的に、 または治療薬としての特定の重要な期間中。最適な適用期間は、既知の臨界期の少なくとも14日前です。 または病気の症状が最初に現れた後。
最近、 製品の効率は、チリの新しい病原体であるリケッチア（サケ科のリケッチア敗血症）に対する新しい種にまで拡大されました。製品の大規模な使用は、利点を示しています、 生存率の観点から、 そして経済的な投資収益率。
壊滅的で緊急のティラピアレイクウイルス（TiLV）に対しても新しい試験が実施され、野外条件下で確認された肯定的な結果が示されています。ベトナム、 植物性を使用している219の池の219のエビの池のうち、 75％は死亡率を示さず、EMSによる死亡率を示したのはわずか15％でした。 WSSDによる4％とわずか2％の白い糞症候群。
サクセスストーリーは進行中です、 勢いを維持する必要があります！
図1： （ 以下）SOCが細胞に浸透する可能性のある方法の性質
図2： （右上）ジスルフィド架橋へのSOCの固定による微生物タンパク質の変性
図3： （右下）植物性物質に含まれるSOCによる機能的代謝変化
図4： テストされた3つの水産養殖種のinvivo実験室試験のための予防製品適用プロトコル
図5： 最終生存に対する植物性物質の全体的な影響（対照対予防的投与量の適用）
図6： 連鎖球菌チャレンジ後のティラピアに対する植物性の治療効果
図7： ビブリオチャレンジ後のエビに対する植物性の治療効果
