渔用口服疫苗在水产养殖上的应用

随着水产养殖业的快速发展，我国进行规模化水产养殖的种类已达60多种，据《中国渔业统计年鉴（2018）》测算，2017年我国水产品总产量6445.3万t。据FAO（Food and Agriculture Organization of the United Nation）统计，近十年我国水产养殖总产量连续以5%-6%的增长速率稳步增长[1-2]，且我国已成为世界上最大的水产品生产、消费和进出口国家。与此同时，随着集约化养殖的程度不断提高，鱼类病害也急剧增加，给我国水产养殖业带来巨大损失。目前，国内水产动物疾病的防治仍主要依赖抗生素和化学类药物的使用，药物滥用给水产品质量安全及水环境保护带来严重的风险。渔用疫苗可有效防控水产动物疾病发生，可减少抗生素和化学类药物的滥用。其中渔用口服疫苗与其他免疫方式相比，具有能降低对水产动物的机械损伤、节省人力物力、降低养殖成本等优点，应用前景较好。

1 口服疫苗特点

渔用口服疫苗是灭活疫苗、减毒活疫苗和核酸疫苗等疫苗通过包封或生物载体等技术处理之后，以口服方式对水产动物进行免疫接种的一类疫苗统称。口服方式适用于不同规格的水产动物，不受其大小和年龄的限制，因此不易引起机体产生应激反应。与注射免疫相比，能减少对水产动物造成的机械损伤，可在一定程度上大大节省人力物力、提高免疫效率，从而降低养殖成本，同时也满足了动物福利的要求。目前，国内外水产养殖大部分朝着集约化和工厂化方向发展，与其他免疫接种方法相比，口服法免疫更适合大规模养殖水产动物的免疫，尤其适合于多次重复免疫操作[3]。但目前渔用口服疫苗的研发和应用还不够广泛，其制约因素主要是疫苗在胃和肠道中受到胃酸和消化酶作用，免疫原性易遭到不同程度的破坏，使其不能在后肠引发相应的粘膜免疫及系统免疫反应，从而不能引起足够的免疫原性，除此之外还可能诱导免疫耐受性。

2 口服疫苗免疫机理

鱼类口服疫苗引起的免疫主要以粘膜免疫为主，与哺乳动物相比，鱼类胃肠道粘膜免疫和抗原摄取的研究还处于起步阶段[4]，根据肠上皮细胞形态，鱼类肠道一般可分为三段，前段占肠总长度的60%-75%，含有脂类吸收的肠上皮细胞；中段占肠总长度的20%-25%，肠细胞特征是核外有大的液泡，并且胞饮活性高；后段占肠总长度的5%-15%，后肠上皮细胞具有渗透调节的功能，且有短微绒毛[5]，但各段肠道中淋巴细胞亚群和分泌性免疫球蛋白分布的研究报道较少。

哺乳动物肠壁内存在着大量淋巴组织，构成肠道免疫的第1道防线。肠相关淋巴组织、小肠的派氏集合淋巴结、肠系膜淋巴结、阑尾、气管相关淋巴组织、泪腺、腮腺、扁桃体和乳腺等相互连接，形成共同粘膜免疫系统，是抗原进入粘膜并产生特异性免疫应答的主要部位。在粘膜免疫中发挥重要作用的SIgA形成局部粘膜区域，随着细菌入侵，当上皮表面免疫活性细胞受到细菌粘附素刺激时，粘膜局部便产生SIgA，阻止肠道微生物及其毒素分子对胃肠粘膜的攻击[6]。然而，目前还不清楚鱼类是否拥有同样作用的共同粘膜免疫系统，但现已证实，鱼类后段肠细胞的胞饮能力与哺乳动物肠道的M细胞相似，能吸收和转运可溶性或颗粒性抗原，并可迅速将抗原释放到细胞间隙，在此处当抗原遇到上皮内巨噬细胞时，巨噬细胞在细胞膜上显示抗原决定簇，有抗原呈递功能[7,8]。

硬骨鱼中粘膜相关淋巴组织主要分布于鳃、皮肤、肠道和鼻咽等部位，其中由若干种淋巴细胞、巨噬细胞、粒细胞和浆细胞组成肠道相关淋巴组织，B细胞是该粘膜相关免疫系统的主要应答者之一，这些淋巴细胞产生的免疫球蛋白（如IgM和IgT）是抵御病原体的关键防线[9]。目前关于如何减少胃肠道对口服疫苗的降解和提高免疫反应性，使口服疫苗高效应用是研究的热点。

3 口服疫苗种类及其应用

口服疫苗可有效激发肠粘膜免疫，给药途径简单、安全，且种类繁多，按疫苗类型主要包括菌苗、病毒疫苗、蛋白质亚单位疫苗、合成肽疫苗、基因缺失疫苗、DNA疫苗及转基因植物疫苗等[10]；通过不同处理包封方式还可分为聚合微球体和生物被膜制备的佐剂疫苗以及生物载体疫苗。聚合微球体的包裹材料主要有海藻酸盐、壳聚糖和葡聚糖等，生物被膜有细胞外聚集物质、灭活菌体的聚乳酸-乙酸共聚物和复乳挥发法制备的含嗜水气单胞菌被膜等，生物载体有昆虫（卤虫幼体、甜菜夜蛾、蚕蛹等），益生菌（枯草芽孢杆菌、酵母菌等），植物（衣藻、鱼腥藻和马铃薯等）及病毒等。下面就常见口服疫苗进行介绍。

3.1 微囊疫苗

可生物降解微球作为口服疫苗的新型载体，因其具有降解速度缓慢且可以控释、增强免疫应答、减少接种次数、口服免疫可减少消化液破坏等优点而备受青睐[11]，随着微囊疫苗工艺的不断成熟，渔用囊膜疫苗已经在实验室内取得了较好的免疫效果。1997年Joosten等[12]研制了虹鳟微囊化口服疫苗，首次将疫苗微囊化应用到水产养殖。高铭蔚等[13]用1%福尔马林灭活无乳链球菌，由聚乳酸一羟基乙酸[poly(D,L-lactic-CO-glycolic)acid，PLGA]包裹制备口服疫苗，采用口服法免疫尼罗罗非鱼，研究表明，与阳性对照相比，其抗体可在高水平维持较长时间，可见PLGA微球口服疫苗具有控制疫苗释放，延长免疫的作用，从而增强罗非鱼对病菌的抵抗能力。李新华等[1 4]用0.5%福尔马林灭活嗜水气单胞菌，由海藻酸钠包裹制备的疫苗口服免疫银鲫，结果表明实验组相对百分比成活率为61.1%，高于对照组的50%，这说明微囊疫苗可以提高免疫保护性。此外，由海藻酸盐包裹的传染性胰腺坏死病毒（IPNV）的DNA疫苗口服免疫虹鳟和褐鳟，攻毒后相对百分比成活率可达到80%[15]，但是Embregts等[16]用海藻酸钠包封的鲤春病毒血症病毒DNA疫苗和基于昆虫细胞表达的亚单位疫苗口服免疫鲤，均未达到预期保护率，与对照组相比甚至加速了鲤的死亡，分析原因可能是海藻酸盐不一定是通用的封装基质，也可能是剂量和接种程序不适宜，综上所述，口服疫苗所需包封基质应针对鱼的种类和特定病原体进行调整和应用。

3.2 生物载体疫苗

生物载体疫苗又称活载体疫苗，是利用基因工程技术将外源抗原在微生物或动植物载体中表达的疫苗。生物载体疫苗具有免疫效力高、成本低及安全性好等优点，是未来疫苗研制与开发最有潜力的发展方向[17]。此类疫苗技术主要用于人类和畜禽类疫苗开发，在渔业上应用并不成熟。目前，细菌、酵母、昆虫、哺乳动物细胞和植物[18]等生物载体已被用于表达外源蛋白。

Han等[19]针对鲫嗜水气单胞菌病，选用嗜水气单胞菌的OmpG作为抗原蛋白，在生物载体酿酒酵母中表达，口服免疫鲫后，通过免疫组织化学检测到鲫肠道粘膜表达抗原蛋白基因，且特异性抗体显著增加，累计死亡率为46.7%，相比阴性对照组有了明显的下降。Seong等[18]将神经坏死病毒的衣壳蛋白作为抗原蛋白在烟草叶绿体中成功表达，对小鼠和斑马鱼进行口服免疫，通过ELISA的方法在小鼠和斑马鱼体中检测出特异性抗体，且加免疫佐剂组表达显著，就斑马鱼而言，累计死亡率显著降低。Lin[20]等利用卤虫传递含有表达神经坏死病毒衣壳蛋白的重组大肠杆菌，对斑马鱼幼鱼进行口服免疫，通过免疫组织化学检测到斑马鱼后肠中有此抗原蛋白基因的表达，且特异性抗体显著增加，免疫保护率达到69.5%。综上所述，生物载体疫苗比其它疫苗，在表达外源抗原成分时有更多选择性，并且在抗原呈递方面有效性较高[21]，但通过生物载体表达的蛋白一般效率不高，且口服接种保护率相比注射等方式较低，因此，筛选高效表达的生物载体，探索提高口服疫苗免疫保护率的方法和技术将是未来研究的重要方向。

4 总结与展望

渔用口服疫苗通过口服进行免疫是一种较为方便的免疫方式，且不受接种对象规格大小、口服疫苗种类、接种时间和次数等限制。渔用口服疫苗在水产养殖中有着广阔的应用前景，口服疫苗不仅有效避免了由于注射引起的机体的应激反应和损伤，而且可以减少人力物力，降低养殖成本，在养殖生产中易于推广和应用。口服疫苗在肠道中主要以黏膜免疫为主，但目前其免疫机理并不清楚，今后应加强口服疫苗引起的黏膜免疫效应及机理研究。此外，口服免疫保护率较低，口服疫苗递送系统研究处于初级阶段，口服疫苗的高效导入和提高免疫效果应是今后的研究重点。因此，今后应从基础研究和应用开发两方面着手，立足渔业生产中鱼病防控，加强渔用口服疫苗的研发和应用，提高口服疫苗的免疫保护率，以更好地应用于渔业生产，防控鱼类疾病发生，对于水产健康养殖的可持续发展将具有重要意义。