细菌可以使鲑鱼更健康

包括NTNU在内的研究人员正在培育无细菌的鱼苗。这种追求比你想象的更重要。

“我们设法在鸡蛋孵化后保持油炸无细菌长达12周，”英格丽·巴克说。她是NTNU生物技术和食品科学系的教授。

这一步现在已经帮助研究人员弄清楚细菌和鱼类是如何相互影响的。了解它们的相互作用有朝一日也可以导致一种防止鱼生病的方法，虽然还有很长的路要走，但对渔业、我们未来的食物供应——尤其是对鱼本身来说，这可能是个好消息。

研究人员研究了细菌如何影响鱼的生长、基因和粘膜。

但首先要了解一下你体内的细菌。

数以万亿计的细菌

细菌显然会影响我们的健康，但不仅仅是负面的。

只要我們在母親的子宮裡，我們就會受到保護，甚至可能沒有生殖器，但一旦我們出生，這種情況就結束了。人体通常含有数万亿个细菌——这是一个数字后跟15个零。这同样适用于其他生物体。

“我们的许多细菌是人体运作所必需的。它们是我们免疫系统发育所必需的，它们有助于消化并增加我们吃的食物的能量价值。它们可以防止疾病细菌并产生我们需要的维生素，“巴克说。

所有这些功能以及更多功能有助于我们了解更多地了解我们的细菌朋友如何工作的重要性。

那么研究人员如何进行这项研究呢?

诺托生物模型系统

基于无细菌动物的模型系统也称为“gnotobiotic实验系统”，指的是研究人员可以控制存在哪些细菌的系统。

通过将无细菌动物与被细菌定植的“正常”动物进行比较，研究人员可以确定细菌如何影响宿主的发育和健康。

例如，对无细菌斑马鱼和小鼠的实验表明，宿主对细菌定植的一些反应在鱼类和哺乳动物中是相同的。其中一些细菌涉及免疫和消化系统的发育。

来自模型系统的知识

“我们对细菌如何影响宿主生物的了解很多来自模型系统的实验，”Bakke说。

这到底意味着什么?

模型系统是活的有机体，在研究生物过程时易于使用。大多数情况下，这些物种易于繁殖，维护成本低，生命周期相当长，并且具有易于操纵的遗传特征和其他有利特征。

研究人员寻找的具体特征主要取决于他们想要研究的内容。斑马鱼，香蕉蝇和不同种类的小鼠和大鼠是用作模型系统的最著名的物种之一。

巴克和她的同事这次选择了不同的物种：大西洋鲑鱼。

无菌三文鱼苗

鲑鱼苗经历了一个阶段，它们生活在一个叫做蛋黄囊的袋子里。这个蛋黄囊为鱼苗提供营养。

“我们提出了一个模型系统，我们可以在整个12周的蛋黄囊阶段保持鲑鱼苗细菌的卵黄囊自由，”Bakke说。

鱼在卵期通常没有细菌，但一旦孵化就被细菌定植。与所有其他鲑鱼相比，这些繁殖的鱼苗没有天然细菌群落。

研究人员在受保护的无菌环境中繁殖这种鱼，这是制作无细菌鲑鱼苗的标准方法。研究小组提出了一种高效且有效的方法，适用于鲑鱼卵和鱼苗。

“我们对鱼卵进行表面处理，以保持它们没有细菌，并将鱼卵和鱼苗保存在无菌水中，”Bakke说。

知道如何制作无细菌的鱼苗对于小组之后的研究是必要的。

鲑鱼就像白板

无细菌的鱼苗几乎就像一种白板，研究人员可以添加他们想要的细菌，然后确切地看到发生了什么，而不受未知细菌的干扰。

“无细菌模型系统对于理解细菌和宿主之间的相互作用通常很重要，”Bakke说。“一个例子是了解肠道微生物群如何影响人类和其他哺乳动物的发育和健康。

微生物群由我们全身或身体部位中发现的所有微生物组成。

“我们可以使用我们定义的细菌和细菌群落，并研究宿主和细菌如何受到共同生活的影响，”Bakke说。

例如，研究人员可以研究哪些因素控制鱼苗中细菌菌群的组成。然后，研究人员可能能够影响鱼中的细菌组成以避免负面影响，或者他们可以引入良好的效果。

适合研究的三文鱼苗

在这种情况下，斑马鱼已被广泛用作模型系统。但是鲑鱼苗有一些特点使它们特别适合。

“我们有大型且发育良好的鱼苗，这使得它们更容易研究，”巴克说。

油炸阶段足够长，研究人员可以进行几种类型的实验。由于鱼苗从卵黄囊中获取营养，研究人员不需要添加可能含有干扰研究结果的微生物的鱼饲料。作为奖励，鱼苗很好看。

发现细菌会影响鲑鱼的皮肤粘液层

迄今为止，研究人员已经发表了一篇关于他们的发现的文章，但还有更多。在第一篇文章中，他们表明细菌会影响鱼的保护性皮肤粘液层。

“鲑鱼的身体表面有一层保护性粘液层。看来细菌的组成可能会影响这种粘液层的特性，“Bakke说。

没有接触细菌的鱼苗在身体外部的粘液层比暴露于研究人员特别选择的细菌或来自湖泊的细菌的鱼苗更薄。

细菌也会影响鱼的脂肪储备。从湖中接收细菌的鱼苗发展出更大的脂肪储备。

“我们需要跨学科的专业知识来研究细菌对鱼粘液层的影响。研究员SolGómezdelaTorreCanny是开发蛋黄囊鱼苗无菌模型系统的关键，“Bakke说。

流变学专家凯瑟琳·泰勒·诺德加德(CatherineTaylorNordgård)描述了覆盖鱼的粘液层的特性。

打开治疗鱼类的大门

研究人员的目标是了解哪些机制会影响在孵化后立即定植在鱼身上的细菌群落的组成。

“我们正在研究细菌群落如何防止细菌感染，以及是否有可能影响鱼苗的早期细菌定植，”Bakke说。

启用这种益生菌治疗意味着研究人员可以在鱼中添加活微生物，以达到有益的效果，例如更好的健康和生长。

“但大规模的益生菌治疗还有很长的路要走，”Bakke说。

挪威产品Stembiont已经上市。这是一种用于较大鱼类的益生菌产品。

这项工作发表在《细胞和感染微生物学前沿》杂志上。