嗜水气单胞菌毒力基因的研究进展

嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)隶属于气单胞菌科(Aermonadaceae)气单胞菌属(Aeromonas),为人、畜及水生动物共患的条件致病菌。该菌广泛存在于水环境中,是多种水产动物的主要致病菌。国内外学者对其进行了许多研究,现普遍认为嗜水气单胞菌的致病性与其产生的毒素密切相关。随着分子生物技术的发展,已有许多学者从分子水平上对嗜水气单胞菌进行了研究,为阐明嗜水气单胞菌的致病机理提供了一些理论依据,并建立起针对几种主要毒力因子的检测手段。本文将嗜水气单胞菌目前的研究策略、部分主要毒力因子及其检测手段作一综述,以期为嗜水气单胞菌致病机理的研究及嗜水气单胞菌病的防治提供参考和借鉴。       

嗜水气单胞菌毒力基因在传代过程中的稳定性研究

为了解嗜水气单胞菌毒力基因在传代过程中的稳定性,对传代前后嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila,A.hydrophila)的毒力和毒力基因进行测定和检测.采用急性毒性试验方法测定10株嗜水气单胞菌原代、第10代及第20代的菌株对异育银鲫(Carassais auratus gibebio)的半数致死量,通过聚合酶链式反应(PCR)检测原代、第10代及第20代的菌株中5种毒力基因aerA、hlyA、ahpA、altA及ast的变化情况.试验结果表明,嗜水气单胞菌在传代过程中毒力基因分布相对较稳定.但是ahpA基因极易发生变异,在培养基上连续多次传代后,毒力逐渐减弱甚至消失.可推知,ahpA基因与毒力相关性最大,并易受传代影响.     

嗜水气单胞菌致病性研究进展

嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila,AH)是我国养殖鱼类的重要病原,对其侵袭机制和毒力因子的研究有重要的意义。本文对嗜水气单胞菌的生物学特性、致病机制、毒力因子及其防治措施进行了综述。     

嗜水气单胞菌国内分离株的毒力因子分布与致病性相关性分析

为了研究分析国内致病性嗜水气单胞菌的毒力因子的分布及与致病性的相关性及其防治,选取5种主要毒力因子气溶素(aerA)、溶血素(hlyA)、丝氨酸蛋白酶(ahpA)、抗金属蛋白酶(ast)、肠毒素(altA)设计5对特异性引物,用PCR方法进行检测,采用急性毒性实验方法测定菌株对异育银鲫的半数致死量(50%lethal dose,LD50),细菌药物敏感试验纸片扩散(K-B)法检测对抗生素的敏感性,结果显示:除菌株Hong12的LD50约为109 cfu,毒力弱外,其他毒力均较强,LD50均在106 cfu左右。aerA、ahpA、hlyA、altA、ast 5种毒力基因的携带率分别为77.8%、88.9%、100%、100%、77.8%。通过比较嗜水气单胞菌毒力基因的分布情况与其对鲫鱼致病性试验结果可以发现,aerA、ahpA为嗜水气单胞菌致病的主要毒力因子,与致病性存在相关性,ast与致病力存在一定相关性,但不是主要毒力因子,hlyA、altA与致病性不存在相关性。9株嗜水气单胞菌对青霉素、羧苄青霉素、万古霉素不敏感,对复合磺胺、头孢噻肟、利福平中毒敏感,对呋喃妥因、氯霉素、四环素、氧氟沙星高度敏感。     

嗜水气单胞菌若干毒力因子同时缺失的突变株的构建及特性分析

以携带质粒pAM12 0 (Tcr Tn916 )的大肠杆菌CG12 0株为供体菌 ,采用滤膜接合法与受体菌嗜水气单胞菌J_1株 (cfzr)进行接合转移 ,在含Tc和cfz选择平板上进行筛选。共获接合转移菌落 380 0个 ,其接合频率为 3× 10 - 5(按供体细胞计算 )。任取 38个接合子 ,提取基因组DNA ,以嗜水气单胞菌特异性 16SrDNA引物进行PCR扩增 ,所有接合子均阳性。为证明Tn916确实插入基因组 ,以四环素基因 (tet)引物进行PCR扩增 ,结果所有抗性接合子均扩增出一条特异条带。与亲本J_1株相比 ,所有接合子的主要毒力因子如蛋白酶、溶血素、DNA酶和淀粉酶等均不表达 ,对小鼠失去致病力 ,其LD50 大于 10 9CFU。接合子连传 10次后 ,四环素抗性消失 ,但毒力未恢复 ,说明通过转座子Tn916的插入可获得稳定的无毒嗜水气单胞菌突变株。Tn916引起嗜水气单胞菌毒力性状改变的机制有待研究 ,推测可能与该菌染色体上存在Tn916的热点或毒力岛有关。     

嗜水气单胞菌感染现状及耐药分析

目的调查湖州市中心医院嗜水气单胞菌感染现状和耐药情况。方法采用常规方法分离,用VITEK-32全自动微生物分析仪进行菌种鉴定为嗜水气单胞菌或豚鼠气单胞菌,依据葡萄糖产气反应鉴定为嗜水气单胞菌。并根据配套药敏卡进行药敏试验。结果共分离到34株嗜水气单胞菌,主要来自痰液、胆汁、腹腔引流液或腹水。嗜水气单胞菌对哌拉西林、替卡西林、阿莫西彬克拉维酸、妥布霉素、头孢呋辛、头孢噻肟、头孢他啶、环丙沙星、复方新诺明耐药率为52．9％～73．5％。结论目前嗜水气单胞菌也呈现多重耐药现象,临床上应予以重视。     

湖北地区暴发病池塘中嗜水气单胞菌的遗传多样性和毒力特征研究

为了调查引起鱼类运动型气单胞菌败血症(俗称暴发病)的嗜水气单胞菌的遗传多样性和毒力特征, 阐明其流行规律, 研究于2006-2009年度从湖北省内3个不同地区的6个发病鱼塘中分离了30株嗜水气单胞菌, 其中20株为临床株(分离自血液、肝脏、肾脏或腹水), 6株为肠道株, 4株为池水株。基于所有菌株gyrB基因序列, 构建了系统发育树; 通过ERIC (Enterobacterial repetitive intergenic consensus, 肠道细菌基因间重复序列)指纹图谱进行菌株的遗传分型; 用PCR方法检测了7个毒力基因在菌株中的分布模式。这7个基因包括气溶素(aerA)、溶血素(hlyA)、热不稳定性细胞兴奋性肠毒素(alt)、热稳定性细胞兴奋性肠毒素(ast)、弹性蛋白酶(ahpB)、脂酶(lip)和鞭毛基因(fla)。此外, 以斑马鱼为感染对象, 通过腹腔注射测定了15株代表菌株的毒力。结果表明: 不同来源的20株临床株、1株肠道株和3株池水株具有相同的遗传特性, 体现为在系统树上聚为一枝, 序列相似性为100%, 具有相同的ERIC指纹图谱, 毒力基因分布模式为: aerA+hlyA+alt+ast+ahpB+lip+fla+, 且均为强毒株(LD50 9.74104cfu/尾)。与临床株相比, 其余5株肠道株和1株池水株或具有不同的ERIC指纹图谱或具有不同的毒力基因分布模式, 显示出了遗传多样性, 且毒力均弱于临床株(LD501.01106cfu/尾)。这说明在一定时间、一定区域内, 作为暴发病病原的嗜水气单胞菌为同一克隆系在流行, 不存在明显的变异或遗传多样性。此结果有助于阐明嗜水气单胞菌引起的暴发病的流行规律, 制定相应的防御措施。多种毒力基因在致病性菌株中的联合流行为发病机理的解析奠定了基础。此外, 鉴于毒力基因谱与致病性之间的相关性, 表明毒力基因可作为标记基因, 用于致病性菌株的检测。       

引起鱼类暴发性流行病的嗜水气单胞菌的血清型、毒力及溶血性

对分离自暴发病鱼的33株嗜水气单胞菌株的血清型、毒力和溶血性进行了研究。结果表明:按O抗原不同,大部分菌株可分为TPS-30和PBJS-76两个血清型,这两个血清型菌株分布于浙江各地及南方其它省市,可能是构成暴发病流行嗜水气单胞的主要血清型;这些菌株对健康白鲫有很强致病力,LD_(50)小于10~6,有很强的产溶血素能力,但某些菌株的毒力与其溶血效价无直接联系。     

谷氨酰胺对嗜水气单胞菌致病中华鳖的保护作用

为探讨谷氨酰胺(Gln)对嗜水气单胞菌致病中华鳖的保护作用,本试验选取健康中华鳖270只,随机分为5组(A~E组),每组3个重复,每个重复18只。A~D组腹腔注射嗜水气单胞菌(1.3×109cfu/mL,0.5 mL),E组注射等量生理盐水。6 d后,A、E组注射生理盐水,B、C、D组分别注射100 mg/kg·BW、200 mg/kg·BW、400 mg/kg·BW Gln注射液,隔天注射,共注射3次。观测各组中华鳖的存活率,血浆总抗氧化能力(T-AOC)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、丙二醛(MDA)、溶菌酶(LZM),脾脏、肝脏和肠道的组织学以及肠道菌群变化。结果表明,A组血浆LZM极显著低于C、D、E组(P0.01),C、D组LZM含量极显著高于A组(P0.01);A组T-AOC极显著低于E组(P0.01),D组T-AOC极显著高于A、B、C组(P0.01);A组GSH-PX极显著低于其余各组(P0.01);A组MDA极显著高于E组(P0.01),B、C、D组MDA显著低于A组(P0.05);A组中华鳖脾脏的红髓脾窦淤血扩张,红髓和白髓的淋巴细胞和血细胞坏死。肝脏充血严重,大量肝细胞破裂,肝细胞间有大量红细胞浸润。中肠黏膜萎缩,较多皱襞断裂。随着Gln注射剂量的增加,B、C、D组脾脏红细胞充斥逐渐减少,红白髓的分界逐渐明显。肝脏出血点减少,肝细胞的大小与排布也渐趋正常。中肠皱襞破损脱落程度逐渐减轻;A组肠道嗜水气单胞菌和大肠杆菌明显高于E组(P0.05),而乳酸杆菌和芽孢杆菌明显低于E组(P0.05);D组嗜水气单胞菌和大肠杆菌明显低于A组(P0.05),而乳酸杆菌和芽孢杆菌明显高于A组(P0.05)。注射Gln可缓解嗜水气单胞菌对中华鳖的致病作用,有效恢复机体抗氧化及非特异免疫力,降低死亡率。     

AmoA、AmoE和AmoF蛋白在嗜水气单胞菌铁载体合成中的作用研究

铁载体被认为是嗜水气单胞菌的毒力因子之一, 其由amoCEBFAGH七个基因编码, AmoCGH在前人的研究中已证实参与铁载体的合成。RT-PCR实验表明amoAEF基因的表达受到铁的调控。为进一步探究amoAEF基因的功能, 利用融合PCR和基因同源重组原理, 以自杀性质粒PRE112为载体构建基因缺失株ΔamoA、ΔamoE和ΔamoF。通过CAS平板检测实验以及arnow实验来检测野生株WT与各基因缺失突变株铁载体的合成情况, 并比较野生株与各缺失株在低铁培养基中的生长差异。结果显示, 成功构建了基因缺失株ΔamoA、ΔamoE和ΔamoF; 在富铁条件下, 基因缺失株ΔamoA、ΔamoE和ΔamoF的生长与野生株无显著性差异, 但在低铁条件下, 基因缺失株ΔamoA、ΔamoE和ΔamoF的生长能力、铁载体合成能力显著低于野生株。可见, amoA、amoE和amoF基因是嗜水气单胞菌铁载体合成的关键基因, 其缺失会导致细菌在低铁环境中的生长受到抑制。     

嗜水气单胞菌cpxRA缺失株构建及生物学特性研究

为了探讨Cpx系统在嗜水气单胞菌生长及毒力等方面发挥的作用, 利用融合PCR和基因同源重组原理, 以自杀质粒pRE112为载体构建缺失57—1879 bp序列的cpxR-A基因簇突变株 Δcpx, 然后比较缺失株和野生株在生长、生物膜形成、应激耐受及毒力等生物学特性方面的差异。普通PCR及荧光定量PCR结果验证了突变株中cpxRA基因簇片段的部分缺失, 表明突变株构建成功; 生物学特性研究结果显示, 突变株在形态、生长、生物膜形成及毒力等方面与野生株没有显著差异, 两者主要在应对高渗透压、SDS (十二烷基磺酸钠)刺激及含有EDTA (乙二胺四乙酸二钠)或多黏菌素B环境表现不同。结果表明Cpx双组分系统在嗜水气单胞菌应对外界刺激方面扮演着重要角色, 但在毒力方面则可能处于次要地位。     

翘嘴鳜病原嗜水气单胞菌分子特征及LAMP检测方法的建立

嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)是一种危害鳜鱼养殖生产的重要病原细菌, 为进一步明确该病原菌的分子特征及建立快速检测技术, 实验对引起翘嘴鳜(Siniperca chuatsi)暴发性死亡的病原嗜水气单胞菌进行了致病性、菌株毒力特征研究, 同时以嗜水气单胞菌气溶素基因aerA为分子靶标设计引物, 利用环介导等温扩增技术(Loop-mediated isothermal amplification, LAMP)建立了病原嗜水气单胞菌的快速检测方法。结果表明, 本次引起翘嘴鳜暴发性死亡的病原嗜水气单胞菌半致死浓度为1.6×106 CFU/mL, 携带aerA等14种毒力基因, 此14种毒力基因可用于其致病性分析及分子检测。以气溶素基因aerA设计引物进行的环介导恒温扩增, 结果显示可扩增出阶梯状条带, 加入SYBR Green I染色后呈现绿色的阳性反应, 而对照组均未出现任何扩增条带且反应体系呈现橙色, 表明LAMP检测方法对于嗜水气单胞菌检测具有很好的特异性; 灵敏度检测的最低检测限为4.6×101 CFU/mL; 10种经人工感染的淡水养殖鱼虾组织匀浆增菌液, 提取DNA后进行LAMP方法检测, 结果均可获得阳性扩增结果, 而对照未染菌组呈阴性, 表明该方法具有较好的应用性, 可应用于嗜水气单胞菌引起的水生动物疾病的检测。     

罗氏沼虾源维氏气单胞菌的分离鉴定、毒力基因检测及组织病理学观察

为鉴定江苏省高邮市某养殖场罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)发病死亡的病原体,研究从患病濒死的罗氏沼虾肝胰腺中分离出一株优势菌WSQ-1,对其进行纯化培养、革兰氏染色、生理生化特征鉴定、16S rRNA及gyrB基因序列分析,鉴定为维氏气单胞菌(Aeromonas veronii)。回归感染实验表明,分离株WSQ-1对罗氏沼虾有较强致病性,且出现与自然发病类似的症状:感染虾活力减弱,食欲下降,肌肉发白; 72h半致死浓度(LD50)为2.51×10⁶ CFU/mL。组织病理学观察可见其肝胰腺组织病理损伤,并随感染浓度的增加或感染持续时间的延长而逐渐加重:低浓度或感染前期结缔组织间隙增大并积聚少量炎性细胞;继而肝小管管腔变形,肝细胞空泡化,部分组织坏死;高浓度或感染后期肝小管及结缔组织大面积坏死导致不可逆损伤。毒力基因检测显示该菌携带Acsv、AexT、Act、Aer、GcaT、Acg和OmpAI共7个毒力基因,表明分离菌具有较强致病性。药敏试验显示,该分离菌对头孢哌酮等16种药物敏感,对克拉霉素等10种药物耐药,仅对卡那霉素表现为中度敏...     

和厚朴酚对嗜水气单胞菌气溶素表达的抑制作用

为了研究不同浓度和厚朴酚对嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)致病力的影响,筛选抗嗜水气单胞菌感染的天然化合物,通过溶血试验、免疫印记试验、荧光定量PCR试验和动物试验进行了研究。结果发现,和厚朴酚能在亚抑菌浓度下降低嗜水气单胞菌培养物上清中的溶血活性;蛋白免疫印迹试验发现和厚朴酚能降低嗜水气单胞菌气溶素的分泌;荧光定量PCR试验进一步表明和厚朴酚与嗜水气单胞菌共培养后降低了气溶素编码基因aerA的转录而降低气溶素的分泌。此外,通过动物试验发现和厚朴酚治疗能显著提高斑点叉尾鮰(Ictalurus punctatus)嗜水气单胞菌感染模型的存活率。以上研究表明,和厚朴酚能通过降低气溶素编码基因aerA的转录而降低嗜水气单胞菌的致病力,和厚朴酚是一种潜在的新型抗嗜水气单胞菌感染的先导化合物。     

克氏原螯虾源维氏气单胞菌的分离鉴定及组织病理学观察

为确定克氏原螯虾(Procambarus clarkii)暴发性死亡的病原体, 研究从一例患病克氏原螯虾的肝胰腺分离到了一株优势菌株QD160502, 根据菌株形态、生理生化特性, 16S rDNA及gyrB序列分析, 将其鉴定为维氏气单胞菌(Aeromonas veronii)。回归感染实验证明, 该分离株可使克氏原螯虾出现与自然发病相同症状。组织病理学观察可见克氏原螯虾肝胰腺、肠道与心脏组织病理损伤, 且随感染持续时间而逐渐加重, 在感染12h后肝小管分泌细胞中出现内含棕色颗粒的转运小泡; 感染24h后肝小管间炎性细胞浸润, 肠道结缔组织萎缩, 心脏组织出现空泡样扩张; 感染48h后肝小管储存细胞与分泌细胞大量解体并空泡化, 肠道上皮皱嵴减少, 心肌空泡样扩张增加; 感染72h后肝小管和肠道上皮细胞坏死, 且在心脏组织中发现透明血细胞聚集。药物敏感性检测发现QD160502菌株对恩诺沙星、诺氟沙星、四环素、强力霉素等敏感, 但对青霉素、链霉素、卡那霉素等抗生素耐药。研究为克氏原螯虾的健康养殖和细菌性疾病的防控提供指导依据。     

大鳍异鰔年龄与生长

于2013年11月至2014年9月, 在怒江、槟榔江和龙川江共采集大鳍异鲦(Creteuchiloglanis macropterus)230尾, 对其年龄与生长特征进行了研究。结果表明: 以胸鳍棘作为大鳍异鲦年龄鉴定材料, 鉴定结果与脊椎骨的吻合率为86.36%, 胸鳍棘是比较可靠的年龄鉴定材料。所采集样本年龄范围为1—9龄, 1—3龄为主, 占65.00%。雌雄个体生长不存在显著差异, 全长与胸鳍棘半径呈幂函数关系, L=2.0787·R_C0.6273(R2=0.8866, n=180)。各龄组实测体长均值和退算体长均值无明显差异(χ2=0.776, df=8, P=0.999)。雌雄群体实测全长与体重之间无明显差异, 拟合得体重与全长的关系式为: W=1E–4L2.4807(R2=0.8189, n=180), 其生长属异速生长类型。生长规律用von Bertalanffy方程表示, L_t=377.015·[1–e–0.0491(t+4.0195)], W_t=246.134·[1–e–0.0491(t+4.0195)]2.4807。生长拐点年龄为14.48龄, 拐点处的全长和体重分别为225.00 mm和68.40 g。大鳍异鲦个体出现小型化现象, 应合理捕捞、加强保护。     

甘草对大鲵抗嗜水气单胞菌感染的作用

通过投喂甘草提取物, 研究了甘草对大鲵(Andrias davidianus)抗嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)感染的作用。连续投喂56d, 从28d开始, 药物组血清溶菌酶活性先升后降, 呈抛物线趋势, 低剂量组在42d出现最大值(158.4±34.7) U/mL, 高剂量组在35d出现最大值(178.3±28.8) U/mL, 两者都显著高于同期对照组(P<0.05)。药物组在最后两次采样期, 即42d和56d时, 肾脏巨噬细胞吞噬活性显著高于对照组(P<0.05)。低剂量组和高剂量组最大值均出现在42d, 分别为(59.4±8.5)%和(58.4±5.2)%。同期相比, 药物组白细胞比容值均高于对照组。其中, 高剂量组在28d时白细胞比容值为(5.8±1.7)%, 低剂量组在56d时为(5.5±0.8)%, 高剂量组在56d时为(5.9±1.7)%, 三者都显著高于同期对照组(P<0.05)。药物组和对照组的脾脏脏器系数之间没有显示出显著差异。最后一次采样(56d)后人工感染嗜水气单胞菌, 对照组死亡率为90%, 低剂量组和高剂量组都为60%, 均低于对照组, 而药物组免疫保护率为33.3%, 也都高于对照组。结果表明, 投喂甘草提取物可在一定程度上提高大鲵对嗜水气单胞菌的抗性。     

嗜水气单胞菌感染青鱼肝脏的蛋白质组学分析

采用同重同位素标记相对与绝对定量(iTRAQ)结合液相色谱串联质谱(LC-MS/MS) 技术, 分析嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)感染青鱼(Mylopharyngodon piceus)后青鱼肝脏组织的差异表达蛋白。以致病性嗜水气单胞菌菌株BCK0712注射感染健康青鱼, 24h后采集感染组和对照组青鱼肝脏, 开展蛋白质组学分析。通过数据库检索, 共鉴定到4475个肝脏组织蛋白, 从中筛选到188个差异表达蛋白, 其中表达上调的蛋白70个, 表达下调的蛋白118个。经生物信息学分析, 表明这些差异表达蛋白主要参与了补体和凝血级联反应、剪接体、细胞内吞作用、氧化磷酸化、碳代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、色氨酸代谢等通路。组织病理分析表明, 青鱼感染嗜水气单胞菌后肝脏出现了明显的病理变化, 主要表现为肝细胞边界不分明、细胞核固缩、肝板排列紊乱、有出血现象等。研究结果为进一步深入探究嗜水气单胞菌的致病机制提供了理论基础。     

自然微生物挂膜处理水产养殖废水的效果及微生物群落分析

以弹性填料和流化床填料为硝化反应的生物挂膜材料, 聚羟基丁酸/戊酸共聚酯(PHBV)为反硝化反应的碳源和生物膜载体, 通过微生物自然挂膜处理低C/N比水产养殖废水, 去除水体中的氨氮、亚硝酸盐氮及总氮。应用Miseq高通量测序技术对生物膜的微生物群落组成和结构进行分析。结果表明: 温度25—30℃, 该处理系统首次挂膜成功需要4周, 启动后运行稳定, 对2种不同来源和氮污染程度的养殖废水均有较好的脱氮效果, 氨氮、亚硝酸盐氮及总氮的去除率均在90%以上。硝化生物膜(a)的优势菌分别归属变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)。反硝化生物膜(b)微生物群落的多样性指数和丰度指数均远大于前者, 主要为变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、螺旋体门(Spirochaetae)及绿菌门(Chlorobi)。其中, 归属于变形菌门β-变形菌纲(Betaproteobacteria)的丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)和红环菌科(Rhodocyclaceae)在2种生物膜中占比均较高。由于所处环境(载体, 碳源、溶氧等)不同, 在属分类水平上, 2种生物膜的细菌群落结构表现出明显差异。生物膜a中属的种类仅为b的三分之二, 相对丰度>0.5%的优势菌属, a为8个, b为18个。其中, 隶属丛毛单胞菌科和红环菌科未知属的优势种群分别占到a、b总序列数的56.67%和45.51%。磁螺菌属(Magnetospirillum)和硝化螺菌属(Nitrospira)是a中特有的优势功能菌群, 梭菌属(Clostridium)、动胶菌属(Zoogloea)、管道杆菌属(Cloacibacterium)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)等具有反硝化功能的菌群为b的优势菌属。