弧菌的墓志铭:对虾养殖与弧菌---霍乱弧菌于人类健康,致病弧菌于水产养殖

发表时间:2022/5/1 22:41:28  来源:养虾80后  浏览次数:11025  
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一、霍乱弧菌和人类健康

弧菌,一类菌体短小、或直或弯曲状的革兰氏阴性菌,兼性厌氧,是海水(咸淡水)养殖环境中最为常见的细菌种群之一,除存在养殖水体中,其还广泛存在池塘泥土、养殖生物体内外。弧菌科主要分为弧菌属、发光杆菌属、萨利尼弧菌属、肠弧菌属、霍利斯弧菌属和艾丽弧菌属等六个属,其中有被描述的大概有131种,被正式分类收录的超过115种。

假如“弧菌”有墓志铭(一)

有关弧菌的最早记载要追溯到1854年,因为在1846年-1860年,人类历史上第3次暴发霍乱疫情。

第一次从1817年-1823年,从“人类霍乱的故乡”——印度,蔓延到欧洲。

第二次1826年-1837年,从俄罗斯传到德国、英国、加拿大和美国),疫情波及整个北半球,单在俄罗斯死亡超过百万人,包括著名音乐巨匠柴可夫斯基死于此次霍乱。

在这第三次霍乱大爆发中,有两个人物为大家所熟知,第一个是被称为“英国历史上最伟大的内科医生”——约翰.斯诺(John Snow),其创造性的将统计学应用于水质和霍乱两个不相联因素之间的研究,并找到了令人信服的霍乱病菌的传播方式——水源传播,从而一举找到了预防办法。在霍乱的研究中,其使用的地图标记法现代流行病学空间统计学的基础和起源,并被视为现代临床流行病学的开端。

第二个人是和约翰.斯诺生活在同时代的意大利显微镜专家菲利普.帕西尼(Filppo. Pacini)。在研究霍乱患者的粪便中发现含有一种独特的微生物,这些成千上万的微生物均呈现一种微微弯曲的棒状,帕西尼将其命名为Vibrio(弧菌),拉丁语为颤抖,表示甩着尾巴四处游动的小东西。

假如“弧菌”有墓志铭(一)
假如“弧菌”有墓志铭(一)
假如“弧菌”有墓志铭(一)

他发表诸多论文论证霍乱是一种传染病而非“瘴气”,而且开发出治疗霍乱的正确方法——给病人注射盐水,可惜人微言轻,当时整个学术界依旧坚持认为霍乱是“瘴气”所致,其毕生研究成果直至其离世都未曾得到众人认可,其本人为了科学终生未婚,离世时仅留下了大量的细菌涂片和有关霍乱研究的论文。

俗话说“是金子总会发光的”,帕西尼的研究成果最终得以被“微生物学之父”科赫所证实。在帕西尼去世的同年,科赫前往霍乱横行的埃及进行相关研究,其不仅在显微镜下观察到了同帕西尼看到的一模一样的带“弧形”、带“尾巴”的杆菌,而且在实验室中将其完整的培养了起来。随后,科赫根据霍乱弧菌的繁殖及传播特点总结出控制其暴发的方法,由于科赫在当时的名气,这个同帕西尼一样的发现很快为人们所普遍认可和接受,并在1905年获得了诺贝尔医学奖。

霍乱弧菌于人类健康,致病弧菌于水产养殖,二者之间有许多的相似之处,尤其是对于霍乱疫病多年以来的防控研究方法(空间流行病学分析、流行病病原菌追溯和分离等),至今仍对我们水产养殖中研究致病弧菌的防控策略有着深远的借鉴意义。

假如“弧菌”有墓志铭(一)


二、对虾养殖与弧菌防控

(1)世界对虾养殖产量的变化

假如“弧菌”有墓志铭(二)

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世界对虾养殖产量变化趋势(绿色部分为中国养殖产量

从1991-2015年,世界对虾养殖产量处于一个波动中增长的趋势,其中虾病问题始终困扰着对虾养殖的进一步发展。1992年爆发的白斑综合征,直接造成中国对虾养殖产量断崖式的下跌,许多地方对虾发病率达到9成以上,此后养殖中国明对虾和斑节对虾面积急剧下降,为后来的南美白对虾的蓬勃发展让开了道路。

好景不长,从2009年起在中国大陆发现首例对虾早期死亡综合征(对虾急性肝胰脏坏死综合征)以来,中国的对虾养殖产量开始陷入持续徘徊不前的局面,尤其到了2011年以后开始出现下跌,其中很重要的一个原因就是EMSAHPNSAcute hepatopancreatic necrosis syndrome)的发病率居高不下,个别地方的养殖成功率仅有一成左右。

据有关报道,截止2011年,我国海南、两广、福建、江浙地区的对虾主养区平均成功率从80%跌到了不足40%,伴随着的是各个对虾主养区均开始出现大面积的空塘现象,塘租更有由高峰期的数千元跌至数百元一亩。根据2014年FAO(Food and agriculture organization of the United Nations)估算统计,EMS至少对中国和越南对虾产量分别造成了接近100万吨和60万吨的损失。

(2)EMS(AHPNS)病原菌的讨论

针对这两种病害的肆虐,众多国内外的专家、学者纷纷献言献策,利用各自实验室的优势资源,对EMS和AHPNS病原体展开了大量的调查和研究,很快关于EMS的病原致病菌形成了3种主要观点:

第一种观点认为EMS的病原是副溶血弧菌的一种变异种,为噬菌体感染所产生的变异副溶血弧菌,这种弧菌感染对虾以后释放强力毒素。持此类观点的主要有3位代表性专家,分别是广西对虾协会常务副会长庞德彬、海南大学教授赖秋明以及中山大学何建国教授。

第二种观点认为是YHV(黄头病毒)新型病毒,继发性弧菌感染,持此观点代表人物以中国水产科学研究院黄海水产研究所研究员黄倢为代表。

第三种则认为是虾苗体质抗病性减弱导致的弧菌感染致死,持此观点学者以泰国的Chalor教授及加拿大的罗杰.道尔博士为代表。

直到2013年的5月1日,GAA(全球水产养殖联盟)发布公告称,美国亚利桑那大学的Donald V. Lightner教授所领导的研究小组正式确认了导致中国和东南亚地区大量暴发的对虾早期死亡综合征病原为一种副溶血弧菌,该弧菌通过口进入对虾体内,定植在对虾消化道内,产生一种可导致对虾肝胰腺结构和功能受损的毒素至此,关于EMS病原体的争论暂时尘埃落定,告一段落。(未完待续)

假如“弧菌”有墓志铭(二)

正常对虾与发病对虾肝脏弧菌检测结果对比

三、副溶血弧菌的致病机理

副溶血弧菌,也叫嗜盐菌(Vibrio Parahaemolyticus,简称VP),在TCBS培养基菌落直径2mm左右,呈绿色或蓝绿色,嗜盐畏酸,在3%-6%含盐培养基中生长迅速,代时18minpH<4时1-3min即发生死亡

目前有关一些致病弧菌在人体中的致病机理研究较多,其主要集中在一些食源性致病弧菌如副溶血弧菌、霍乱弧菌等,人们在食用未经充分熟化的海鲜产品时,这些致病弧菌趁机被带入人体胃肠道,引发一些肠道疾病以及急性食物中毒反应,严重者抢救不及时导致死亡。对于这些致病弧菌威胁人类健康的机理,已有大量的研究报道,主要包括致病弧菌通过释放一些毒力因子如溶血毒素(溶解红细胞)、尿素酶、蛋白酶类(引起组织溶血)、脂多糖(细菌内毒素的主要物质)以及独特的摄铁系统(夺取宿主细胞利用铁的能力)使人患病。

虾,不同于人、畜等大型哺乳类生物,其组织结构简单,仅有一套相对原始的非特异性免疫系统,那么副溶血弧菌在对虾体内又是如何发挥毒性作用的呢?

2013年,Lighter教授(团队)发现,患了EMS的虾体分离出来的副溶血弧菌除了正常的2条细菌染色体外,还有一个大型的质体基因(质粒),大小在63-69kbp,而未感染EMS的则没有发现。在这个质粒基因上发现了Pir毒素基因,这个毒素基因包含Pir Avp和Pir Bvp两个基因片段,被证明是副溶血弧菌的质体基因中编码毒素蛋白的毒力基因,如此说来,副溶血弧菌仅仅是编码该毒素蛋白质粒的载体。

假如“弧菌”有墓志铭(三)

副溶血弧菌中体染色体与Pir质粒示意图

副溶血弧菌引发对虾EMS的路径如下:

假如“弧菌”有墓志铭(三)

副溶血弧菌侵染对虾肝胰脏及毒素蛋白释放过程

另外,根据台湾大学生科院院长罗竹芳教授的研究,Pir基因处于一个不稳定的基因序列中,这就有可能出现,如果其他一些致病性细菌一旦能够“接收”Pir基因,那么就有可能诱导分泌出同样使对虾肝胰脏坏死的毒素蛋白。

四、对虾致病弧菌的防治措施

(1)限制弧菌源输入

①彻底清塘、晒底

很多情况下,为了赶放苗时机、赶苗种来源等,许多养户对于塘底的清理工作不重视,存在侥幸心理,导致塘底有机质逐年积累,成了病原菌滋生的病原库和有毒、有害物质(硫化氢、醛、苯等)积聚的“武器库”。

对于高位池而言,虽然有很多铺了地膜,与土壤底质隔绝开来,但是每造养殖结束仍要用高压水枪对粘附在塘璧上的死藻、菌膜进行彻底的清洗和消毒,防止放苗后虾苗由于啃食此类物质造成的肝、肠胃永久性的损伤。

②避免投放携带有致病弧菌的苗种

一些小品牌苗厂,不具备完善的育苗资质,没有完整的水质检测与处理系统,更不用说有害病原菌的检测设备,在利益的驱使下,存在高温育苗、抗生素育苗等违规育苗手段,所育虾苗带毒、携带病原菌的现象非常普遍。因此建议养户朋友投放虾苗时一定要擦亮眼睛,谨慎选择正规大厂品牌,勿贪图一时便宜而上当受骗。

③进水后进行消毒、补菌

由于目前外源水中潜在的致病病原菌较多,进水时最好先在蓄水池中使用漂白粉或生石灰进行彻底的消毒后再抽入养殖池中,如果急需进水也可以在进水以后立即使用二氧化氯或者过硫酸氢钾等进行消毒,同时也不用忘了消毒以后在6到8个小时内及时补充芽孢杆菌、乳酸菌、光合细菌等益生菌,防止弧菌的反弹爆发。

④多使用益生菌拌料,减少病从口入的风险

饲料投入水体中以后吸水,难以避免把水体中的弧菌同时吸附到饲料表面上来,随着饲料被对虾摄食而进入到对虾的胃和肠中,一旦这些致病菌如副溶血弧菌在肠道中定植下来以后就会释放大量的细菌毒素,导致对虾肠道上皮细胞的受损,增生、脱落,继而向前侵入肝胰腺细胞中,导致肝胰腺细胞的坏死,最终导致肝胰腺萎缩,对虾消化、解毒及免疫功能丧失而大量死亡。益生菌拌料以后将大大降低饲料吸收水体中有害菌的几率,从而为对虾胃肠道内环境营造一个良好的有益菌态环境,降低致病菌威胁对虾健康的风险。

⑤注重对虾肝胰腺的养护

肝胰腺作为对虾最大的一个消化系统,同时肩负着解毒、免疫和储存营养物质的重任。肝胰腺养护的好坏直接关系到对虾的健康与否,尤其前30-40天之前,更要特别关注对虾虾肝胰脏的发育和转化,是否转肝顺利。只有肝脏发育完善,其功能发挥才能正常,虾体免疫力才好,才不容易感染弧菌。这也是为什么即使塘水中存在不少弧菌,健康状况良好,活力好的对虾也不一定发病的原因。

在30-40天以后,也记得要定期经常性拌喂一些多维、多矿等虾体无法自身合成的营养要素,保证对虾肝胰脏的营养需求,促进肝胰腺细胞的活力和抗病力,抵御致病弧菌的侵袭。

(2)增加弧菌源输出

①有条件适当进行换水、排污

有些事情越简单粗暴,往往越有效。如果有换水条件,建议还是根据水色、池塘有机悬浮颗粒物浓度变化情况适当进行排换水操作。投喂量增加以后,池塘中不断富集有机质,厌氧层逐渐增加,逐渐成为弧菌理想的繁殖场所。排出底水,加入新水后,一方面迅速降低单位水体中弧菌含量,同时也可以降低水体中有机物浓度,提高池塘底部溶氧水平,可以有效抑制弧菌的增长势头。

②养成定期消毒、改底习惯

许多养殖户认为放苗前15-30天不用改底,甚至见过放苗一个月连增氧机也不开、料也不投的养户。如果放苗前期高温、少雨,藻相易变,藻类老化时间加快,池底堆积过多死藻,那么则很容易成为弧菌大量繁殖的温床。

这个时候,我们建议养殖户要经常使用氧化性底改,例如二氧化氯、过硫酸氢钾复合盐、过氧化钙等改良池底,打破池塘底部表层的类胶质层,促进底部土壤与水体间的物质交换过程。底部的厌氧环境有利于有害菌形成优势菌群,对于外源性有益菌的使用存在直接的种间竞争关系,因此最好优先使用化学氧化型改底,用后第一时间记得及时补充有益微生物,对弧菌形成生态位的“竞争”占位。

(3)分子生物学防控技术

台湾大学罗竹芳教授将分离获得的弧菌毒素注射进鸡的体内获得抗毒血清,属于对虾的被动性免疫,可将抗体IgY分离出后拌饲料投喂通过与Pir毒素结合起中和作用来达到预防AHPND的目的,但目前这种方法成本高昂,尚处于定量研究及降低成本阶段,暂时不是所有养殖户都能用的起,另外使用安全性及免疫保护率也难以控制和把握。

另一种设想弧菌的防控治疗方法是开发信号分子衍生物,这种衍生物与弧菌表面受体结合后产生不可逆反应,弧菌受体失去功能无法再识别周围的信号分子,因此抑制了弧菌的规模性爆发。信号分子的衍生物结构相对简单,研发与生产成本或许相对低廉,但这项工作对微生物的一些基础研究要求十分苛刻,短期内估计难以商品化应用。



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