虹鳟源嗜冷黄杆菌的生物学特性及其致病性研究

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嗜冷黄杆菌(Flavobacterium psychrophilum)是一种革兰氏阴性菌,该菌主要感染鲑科鱼类并引起细菌性冷水病(Bacterial coldwater disease,BCWD)。自1948年从北美患病银鲑(Oncorhynchus kisutch)体内分离到嗜冷黄杆菌以来,已在欧洲、南美洲、亚洲、澳洲等世界各地的集约化鲑鳟鱼主养区分离到该菌,可见其流行和传播范围之广。嗜冷黄杆菌分致病性和非致病性菌株,主要感染鲑科鱼类,也可感染非鲑科鱼类。由嗜冷黄杆菌感染引起的BCWD以尾柄部腐烂、皮肤溃疡、鳃苍白、脾肿大、螺旋式游泳行为和腹水为主要临床病征,该病可导致鲑科鱼类幼鱼的高死亡率,对全球鲑鳟鱼养殖业造成严重的经济损失。2017年,甘肃和辽宁某养殖场的虹鳟幼鱼在低温条件下连续多日死亡,累计死亡率达30%以上,其主要临床症状为肌肉严重溃烂、体色发黑、鳍条溃烂;剖检可见脾脏肿大、肠炎、伴有腹水等症状,结合季节、水温及环境因素,初步判断为细菌性冷水病。为明确病因,本实验从患病虹鳟溃烂肌肉处分离到2株细菌,命名为CH06和CH07株,并对分离菌株的理化特性、分类地位、致病性和耐药性开展了深入研究,以期为该病的防控提供参考。结果表明,CH06和CH07株在胰蛋白酵母提取物(tryptone yeast extract salts,TYES)琼脂平板上呈煎蛋状外观,产黄色素,氧化酶和过氧化氢酶阳性,能水解明胶和酪蛋白,不能水解淀粉,不能利用果糖、半乳糖和七叶苷等。16S r RNA比对结果显示,CH06和CH07株与嗜冷黄杆菌模式株NBRC 15942的同源性分别为99.35%和99.42%。综合菌株理化和分子特性,确定CH06和CH07菌株为嗜冷黄杆菌。利用多重PCR方法鉴定CH06和CH07株的血清型均为1型(Fd型);多位点序列分型(MLST)分析表明,CH06和CH07株的基因型分别为ST-12和ST-78型,且均属于CC-ST10克隆型。表型分析显示,2株菌都能产生滑动运动,CH07株滑动运动能力强于CH06株;2株菌都具有溶血活性,CH07株溶血活性高于CH06株;2株菌都具有粘附能力。2株菌都具有酪蛋白酶活性,CH06株酪蛋白酶活性高于CH07株。人工感染结果显示,CH06和CH07株对虹鳟幼鱼具有较高致病性,其半致死浓度(LD50)分别为7.1×105和1.1×105 CFU/m L,攻毒剂量与临床病症出现时间呈反比,从人工感染实验鱼的肌肉、脾脏等组织中可重新分离到嗜冷黄杆菌。组织病理变化表明,病鱼肝细胞肿胀,空泡变性,部分肝细胞溶解坏死,细胞核溶解消失;脾脏充血、出血,淋巴细胞减少,红细胞和含铁血黄素增多;肌纤维间隙增宽、断裂、弯曲不齐,部分肌细胞肌浆溶解呈蜂窝状。CH06和CH07株对10种抗菌药物的耐药谱略有不同,均对氨苄西林和甲氧苄啶-磺胺甲噁唑敏感;CH06株对恩诺沙星、氟苯尼考等耐药,而CH07株对恩诺沙星和氟苯尼考中度敏感。本研究首次报道了我国虹鳟源嗜冷黄杆菌的分离鉴定及生物学特性,以期为虹鳟细菌性冷水病的防控提供科学依据。本研究还探索了嗜冷黄杆菌肌肉注射感染虹鳟(Oncorhynchus mykiss)后病原菌在鱼组织内的动态分布情况,以期为BCWD的防控提供理论支撑。以1.0×108CFU/m L浓度的嗜冷黄杆菌CH06株菌液肌肉注射感染实验虹鳟,感染后12 h、24h、96 h观察虹鳟临床症状及组织病变,并利用q PCR Taqman探针法检测各组织病原载量。患病鱼的临床病征表现为体色发黑,游动缓慢或不动,食欲不振,尾柄部注射处肌肉溃烂,鳃苍白,脾脏肿大,伴有腹水。组织病理观察显示,嗜冷黄杆菌感染后实验鱼注射处肌纤维断裂、溶解;脾窦扩张,其内充满红细胞;肾脏组织含铁血黄素增加,出现大量空泡变性,肾小管上皮细胞变性、坏死,肾间质炎性细胞浸润。q PCR检测结果表明,肌肉注射感染12 h后即可在脾脏、肝脏、肾脏、肠道、鳃、脑和尾鳍中检出嗜冷黄杆菌,鳃病原载量最高为(1.62±0.28)×103copy/μL。感染后24 h,脾脏、脑中病原载量较12 h时上升最多,其他组织病原载量与感染12 h时水平一致,脾脏病原载量为(1.26±0.37)×104copy/μL,显著高于其他组织(P<0.05)。感染96 h后脾脏中的病原载量显著高于其他组织(P<0.05),达到(1.15±0.58)×107copy/μL;肝脏、肾脏、脾脏中的病原载量较24 h时上升最多。所有被检组织中病原菌载量随时间延长均呈上升趋势。另外,三个时间点脾脏的病原平均载量最高,其次为肾脏,然后是鳃。嗜冷黄杆菌人工感染虹鳟后,脾脏是细菌的重要增殖场所。综上,嗜冷黄杆菌可随着血液循环进入虹鳟各组织,并表现出对脾脏、肾脏和鳃较强的组织嗜性,而对肝脏、尾鳍、肠道和脑组织的嗜性相对较弱;感染时间和病变程度与组织中的病原载量呈正相关。
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