凡納濱對(duì)蝦弧菌病及其防治方法研究進(jìn)展

李君怡 吳秋平 周疆 王梅芳 鄒記興 范蘭芬

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院，廣州 510642)

凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeusvannamei)隸屬于對(duì)蝦科、濱對(duì)蝦屬，原產(chǎn)于美洲，又稱南美白對(duì)蝦，因其具有產(chǎn)量高、生長(zhǎng)快和環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為世界養(yǎng)殖產(chǎn)量最高的三大蝦類品種之一。該蝦于1988年被引入我國(guó)，目前其海水養(yǎng)殖區(qū)域主要集中在華南、東南沿海[1]。2018年我國(guó)凡納濱對(duì)蝦的養(yǎng)殖產(chǎn)量為111.75萬(wàn)t，占海水養(yǎng)殖蝦類產(chǎn)量的79.31%[2]。但隨著集約化養(yǎng)殖的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的惡化，一些環(huán)境壓力源、高毒細(xì)菌或病毒導(dǎo)致對(duì)蝦疾病頻繁暴發(fā)，給對(duì)蝦養(yǎng)殖業(yè)造成了巨大損失。在細(xì)菌性疾病中尤以弧菌病、氣單胞菌病和鏈球菌病最為常見[3]。

弧菌(Vibrio)屬于革蘭氏陰性細(xì)菌，常在海洋和河口環(huán)境中被檢測(cè)到。多數(shù)弧菌具有兼性厭氧、化能異養(yǎng)等特征，大多具有單生極性鞘狀鞭毛[4]。目前共發(fā)現(xiàn)126種弧菌和2種亞種，其中有近100種是水生環(huán)境中的土著弧菌[5]。有多種弧菌對(duì)人和動(dòng)物均具有致病性[6-9]。其中霍亂弧菌(V.cholerae)引發(fā)了歷史上幾次大規(guī)?；魜y疫情暴發(fā)，給人類造成了嚴(yán)重?fù)p失[10]，而副溶血性弧菌(V.parahaemolyticus)能引起水生動(dòng)物大量死亡，也是食源性腸胃炎最主要的病原之一[11]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2009年到2018年，僅亞洲蝦類養(yǎng)殖業(yè)每年就因?qū)ξr病害遭受高達(dá)40億美元的損失[12]。Flegel等[13]估計(jì)，蝦產(chǎn)量60%的損失是由感染白斑綜合征病毒(WSSV)等病毒引起的，而20%是由細(xì)菌性病害引起的，而細(xì)菌性病害主要就是由弧菌屬細(xì)菌引起的弧菌病?；【∫虼吮徽J(rèn)為是對(duì)蝦養(yǎng)殖業(yè)的一個(gè)持續(xù)性的威脅。

在已知的弧菌種類中，哈維氏弧菌(V.harveyi)、副溶血弧菌(V.parahemolyticus)、溶藻弧菌(V.alginolyticus)和霍亂弧菌是與對(duì)蝦弧菌病相關(guān)的重要病原體之一。這些病原體自對(duì)蝦養(yǎng)殖初期就一直存在并感染對(duì)蝦[14]?；蓟【〉奈r一般表現(xiàn)為生長(zhǎng)緩慢、幼蟲變態(tài)率低、身體畸形、附件壞死、鰓呈紅色或棕色、肌肉混濁、身體發(fā)紅、游泳行為異常(觀察到蝦在池邊或水面游泳)、生物發(fā)光、黑色素化、空腸和厭食等，且環(huán)境水質(zhì)的惡化與弧菌的暴發(fā)往往相輔相成[15-17]。本文分別對(duì)海水養(yǎng)殖中常見的哈維氏弧菌、溶藻弧菌、霍亂弧菌和副溶血弧菌這4種弧菌的研究進(jìn)展及相應(yīng)弧菌病的治療和預(yù)防進(jìn)行綜述，以期為凡納濱對(duì)蝦養(yǎng)殖中弧菌病的防治和監(jiān)控提供參考。

1 弧菌病原介紹

1.1 哈維氏弧菌

哈維氏弧菌是一種革蘭氏陰性菌，整個(gè)菌體呈現(xiàn)弧狀，只有單鞭毛，在近岸溫暖海洋環(huán)境中廣泛分布，能感染多種海洋無(wú)脊椎和脊椎動(dòng)物[18]。水生動(dòng)物受到該菌感染后大多會(huì)出現(xiàn)厭食、體表出血、眼球突出等癥狀，嚴(yán)重感染者還會(huì)出現(xiàn)皮膚和肌肉腐爛、鱗片脫落、脾臟膨脹等癥狀[19]。研究表明，哈維氏弧菌可以通過(guò)脂多糖[20]、外毒素[21]、溶血素[22]和蛋白酶[23]等胞外產(chǎn)物(extracellular products，ECP)致病。與許多弧菌一樣，哈維氏弧菌的毒力受群體感應(yīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，該系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)毒力因子，如生物膜的形成和運(yùn)動(dòng)、鐵載體的產(chǎn)生、細(xì)胞外產(chǎn)物和III型分泌系統(tǒng)(type III on system，T3SS)[24]。在弧菌感染宿主初期，T3SS位于弧菌表面，只有在弧菌與宿主細(xì)胞接觸后才被激活，整個(gè)系統(tǒng)由裝置蛋白、轉(zhuǎn)位子蛋白、效應(yīng)蛋白及T3SS分子伴侶構(gòu)成[25]。T3SS依靠接觸宿主細(xì)胞激活，將效應(yīng)蛋白注入宿主細(xì)胞，從而影響宿主正常新陳代謝及功能。保守存在于不同革蘭氏陰性菌中的T3SS，其效應(yīng)蛋白存在著較多區(qū)別，會(huì)作用于不同的細(xì)胞靶蛋白，誘導(dǎo)不同的細(xì)胞死亡方式。對(duì)蝦哈維氏弧菌感染可表現(xiàn)為不同的疾病狀態(tài)，包括“鮮紅綜合征”“細(xì)菌性白尾病”“發(fā)光弧菌病”等。雖然病癥各不相同，但患病對(duì)蝦一般都會(huì)變得厭食，身體松弛，腹部角質(zhì)層出現(xiàn)多灶性紅色斑點(diǎn)并伴有爛身[25]。

1.2 溶藻弧菌

溶藻弧菌常存在于海洋和河流的河口，可引發(fā)海洋中脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物的弧菌病，嚴(yán)重威脅著全世界漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖的發(fā)展[26]。由于抗生素的濫用，在水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品和環(huán)境中廣泛存在并傳播著耐藥性細(xì)菌和抗性基因[27]。Hernández-Robles等[28]從墨西哥城一家食品市場(chǎng)獲得的牡蠣樣品中分離得到溶藻弧菌，表明其對(duì)抗生素具有多重耐藥性。Lajnef等[29]通過(guò)對(duì)突尼斯不同海洋生物群落(海灘水域、水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)及1條寒冷季節(jié)與海水相連的河流)中分離得到69株對(duì)氨芐青霉素、卡那霉素等抗生素具有耐藥性的溶藻弧菌，這些抗性基因可以在菌株的質(zhì)粒中編碼，也可以在其他菌株的染色體中編碼。在對(duì)蝦育苗期，對(duì)蝦在從無(wú)節(jié)幼體變態(tài)發(fā)育為溞狀幼體期間容易感染一種疾病，其臨床體征為不蛻皮、嗜睡、游泳行為不規(guī)律、攝食減少或食欲不振等。研究表明，溶藻弧菌是該病的主要病原體，該弧菌極易侵染溞狀幼體，且短時(shí)間內(nèi)可導(dǎo)致幼體全部死亡[30]。

1.3 霍亂弧菌

霍亂弧菌是一種革蘭氏陰性菌，也是極易造成大規(guī)模傳染病的重要的病原體。據(jù)報(bào)道，每年感染霍亂弧菌的病例數(shù)以百萬(wàn)計(jì)，而且死亡率極高[31]。作為一種重要的食源性病原菌，霍亂弧菌廣泛分布于河口、海洋沿海水域以及魚、蝦、貝類等各種軟體動(dòng)物中，給人類健康和水產(chǎn)品質(zhì)量衛(wèi)生帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患[32]。大量的研究報(bào)道表明，目前世界各地霍亂弧菌的防治情況仍然極為嚴(yán)峻[33-34]。在對(duì)蝦養(yǎng)殖中期，白便綜合征(俗稱“白便病”)在南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖區(qū)頻發(fā)，其典型病癥為肝胰腺腫大，嚴(yán)重者糜爛；空腸或斷腸；糞便呈白色棉線狀、有黏性并浮于水面。該病發(fā)病率高，傳染性強(qiáng)，對(duì)養(yǎng)殖對(duì)蝦的危害性很強(qiáng)，也對(duì)整個(gè)南美白對(duì)蝦產(chǎn)業(yè)鏈造成了嚴(yán)重的影響，而霍亂弧菌便是該病的主要病原菌[35]。

1.4 副溶血性弧菌

雖然霍亂弧菌的危害性很大，但是最為常見的卻是副溶血性弧菌。該菌被認(rèn)為是一種重要的人類的食源性病原體。人體感染該菌的主要途徑是食用未加工或未煮熟的貝類，極少數(shù)情況下，副溶血性弧菌也會(huì)引起傷口感染[36]。研究發(fā)現(xiàn)，食用受到感染的水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物后，患者一般會(huì)表現(xiàn)出明顯的惡心、嘔吐、腸痙攣和腹瀉等胃腸道的臨床癥狀[37]。此外，副溶血弧菌引起的凡納濱對(duì)蝦急性肝胰腺壞死病(acute hepatopancreatic necrosis disease，AHPND)曾給對(duì)蝦養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)巨大的災(zāi)難和損失[36]。研究表明，被AHPND感染的蝦有明顯的空腸、空胃、肝胰腺發(fā)白等特征，病理學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，病蝦出現(xiàn)肝胰腺小管崩塌、上皮細(xì)胞嚴(yán)重脫落等癥狀，而且感染之后往往會(huì)在短期內(nèi)大面積暴發(fā)蝦病，引起大規(guī)模死亡[38-39]。

2 對(duì)策與建議

2.1 噬菌體控制病原菌

早在2014年，世界衛(wèi)生組織(WHO)就對(duì)抗生素抗藥性提出了警示。據(jù)報(bào)道，弧菌屬的幾個(gè)菌株均已出現(xiàn)抗生素抗性[40-41]，但尚未發(fā)現(xiàn)有效的治療方法。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，裂解性噬菌體殺死病原菌或可成為控制弧菌病的最有希望的選擇之一[42]。噬菌體是地球上最豐富的生物實(shí)體之一，在細(xì)菌的進(jìn)化中發(fā)揮著重要作用[43-44]。與抗生素不同，噬菌體具有特異性，它們的應(yīng)用不會(huì)干擾非目標(biāo)細(xì)菌物種。此外，噬菌體具有無(wú)毒性和自我限制的特點(diǎn)，僅當(dāng)宿主細(xì)菌存在時(shí)才會(huì)留在環(huán)境中[45]。因此，將其開發(fā)為控制耐藥性細(xì)菌的病原體是一種極為可行的策略。有研究認(rèn)為，噬菌體也是一種復(fù)雜的工具。例如，可將哈維氏弧菌的毒力與溫和噬菌體聯(lián)系起來(lái)，某些噬菌體可介導(dǎo)哈維氏弧菌毒性，使其毒力基因轉(zhuǎn)移，將哈維氏弧菌無(wú)毒株變成有毒株[46]。

2000年，Oakey等[47]研究發(fā)現(xiàn)了能夠侵染哈維氏弧菌的噬菌體VHML，但這種噬菌體不適合用于噬菌體治療，因?yàn)樗拇嬖诳赡軙?huì)使其他幾株哈維氏弧菌具有毒力。2006年，從養(yǎng)蝦場(chǎng)水域分離到的噬菌體證明，與未感染噬菌體的幼蟲相比，感染哈維氏弧菌噬菌體的斑節(jié)對(duì)蝦單足類幼蟲的活力提高了80%[48]。這一嘗試首次證明了噬菌體的潛在用途——控制水產(chǎn)養(yǎng)殖中的弧菌病原體。隨后，有學(xué)者對(duì)不同種類的弧菌采用了相似的方法。Silva等[49]以斑馬魚(Daniorerio)幼魚為感染模型，他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)菌和噬菌體同時(shí)感染時(shí)，幼魚死亡率低于3%，而未添加噬菌體的感染幼魚死亡率為17%(但較低的死亡率也可能是因?yàn)榘唏R魚不是鰻弧菌的共同宿主)。Chen等[50]從患病凡納濱對(duì)蝦的腸道和養(yǎng)殖廢水中分離到20株弧菌(對(duì)蝦致病菌)，并以5種病原菌為寄主分離得到了5個(gè)長(zhǎng)尾噬菌體科(Siphoviridae)的新噬菌體，研究發(fā)現(xiàn)，由這5個(gè)噬菌體組成的“噬菌體雞尾酒”(即噬菌體組合物)對(duì)致病性弧菌生長(zhǎng)有較好的抑制效果。該報(bào)道還介紹了制備“噬菌體雞尾酒”并將其應(yīng)用于對(duì)蝦養(yǎng)殖細(xì)菌感染防控的一般工作流程。以上研究結(jié)果表明，噬菌體療法可以作為一種替代方法，以保護(hù)魚蝦類水產(chǎn)動(dòng)物在不同生長(zhǎng)階段受到細(xì)菌感染。但目前噬菌體療法還處于研究階段。有試驗(yàn)表明，噬菌體侵染具有高度特異性，當(dāng)水體中弧菌濃度降低到一定程度時(shí)，噬菌體無(wú)法再起作用。這一現(xiàn)象也說(shuō)明噬菌體無(wú)法像抗生素一樣具有廣譜抗菌性，這也是此方法的一大缺陷所在[51]。

2.2 中草藥對(duì)細(xì)菌病的治療

為了控制養(yǎng)殖過(guò)程中細(xì)菌的增殖，在集約化養(yǎng)殖中，預(yù)防性的化學(xué)治療被廣泛應(yīng)用。然而，廣譜抗菌藥的濫用導(dǎo)致了耐藥性細(xì)菌數(shù)量的上升，這些細(xì)菌的耐藥基因有轉(zhuǎn)移或通過(guò)病毒感染陸地動(dòng)物和人類的風(fēng)險(xiǎn)[52]。過(guò)度接觸化學(xué)藥物所帶來(lái)的副作用已成為共識(shí)，并引起人們對(duì)安全并生態(tài)友好的藥物研發(fā)的關(guān)注，因此有必要探索一種非化學(xué)方法來(lái)代替化學(xué)方法。例如從植物中尋找可使用的疫苗、益生菌、免疫刺激劑和自然療法[53-54]。藥用植物現(xiàn)已受到了眾多研究人員的關(guān)注，相對(duì)于化學(xué)治療藥物，它們對(duì)水生動(dòng)物和環(huán)境更安全[55-56]。此外，藥用植物資源豐富，易于制備，有助于投入生產(chǎn)應(yīng)用[57]。不同作用模式的化學(xué)治療藥物和中草藥的組合具有治療許多疾病的應(yīng)用潛力，藥物組合可以大大降低藥物耐藥性發(fā)展的可能性并提高療效[58]。因此，為了達(dá)到更好的預(yù)防和治療效果，許多研究人員將重點(diǎn)放在中藥和化學(xué)藥物的聯(lián)合使用上。Yeh等[54]用臺(tái)灣牛樟(Cinnamomumkanehirae)葉和枝提取的精油和水提取物對(duì)凡納濱對(duì)蝦進(jìn)行抗菌保護(hù)作用研究，發(fā)現(xiàn)其有顯著的抑制革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌的作用，其中牛樟枝的水提取物可降低凡納濱對(duì)蝦對(duì)溶藻弧菌的敏感程度，并大幅提高酚氧化酶活性和血細(xì)胞吞噬活性。李青霞等[59]采用不用方法提取五倍子的有效成分，并將提取物添加到對(duì)蝦飼料中，結(jié)果表明，添加1%的五倍子水提取物抑菌效果最好，且連續(xù)拌飼喂養(yǎng)5 d效果最佳。

采用中草藥防治細(xì)菌性疾病依然存在一些問(wèn)題需要完善，例如已有的同種中草藥添加劑產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)混亂。市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同企業(yè)開發(fā)的產(chǎn)品往往中草藥含量差距巨大，產(chǎn)品市場(chǎng)混亂。近年來(lái)科研工作者研究探索了大量不同種類的中草藥提取物添加劑，但是真正開發(fā)成產(chǎn)品的極少，主要問(wèn)題是沒(méi)有完善的成果轉(zhuǎn)化條件。今后科研機(jī)構(gòu)需加強(qiáng)與企業(yè)的合作，研發(fā)新產(chǎn)品[60]。

2.3 相關(guān)疫苗對(duì)細(xì)菌病的預(yù)防

目前，國(guó)內(nèi)已有許多有關(guān)弧菌疫苗尤其是亞單位疫苗和滅活疫苗的研究。疫苗可以形成免疫刺激，是一種有效增強(qiáng)機(jī)體的疾病抵抗力和免疫力的方式[61]。丁燏等[62]采用福爾馬林的方法將溶藻弧菌滅活，從而獲得了溶藻弧菌的一種全菌疫苗，接種疫苗之后的試驗(yàn)證明，這種福爾馬林滅活法得到的滅活疫苗可以顯著提高黃鰭鯛(Sparuslatus)對(duì)弧菌的抵抗力和免疫力，攻毒試驗(yàn)證明，獲得免疫后，黃鰭鯛的存活率明顯提高。徐在超[61]結(jié)合其對(duì)蝦腸道菌群的高通量測(cè)序分析結(jié)果，通過(guò)冰核蛋白表面展示技術(shù)成功地搭建了WSSV的囊膜蛋白VP28表面展示系統(tǒng)，證明采用冰核蛋白或其他蛋白作為運(yùn)載蛋白進(jìn)行目的基因的表面展示，進(jìn)而構(gòu)建載體疫苗是具有一定可行性的。然而，開發(fā)用于商業(yè)用途的疫苗并非一蹴而就的任務(wù)，尤其是針對(duì)蝦類特有的適應(yīng)性免疫方面仍有許多有待發(fā)現(xiàn)的地方，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)和徹底的研究，進(jìn)一步了解其潛力，同時(shí)開展更多的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，以進(jìn)一步驗(yàn)證疫苗在對(duì)蝦生產(chǎn)中預(yù)防細(xì)菌性疾病的有效性[63]。

3 展望

弧菌作為革蘭氏陰性菌群中的一員，一直被認(rèn)為是對(duì)蝦細(xì)菌病最主要的病原體?，F(xiàn)階段針對(duì)致病性弧菌的防治手段已開展了多方面的研究探索，其中環(huán)境友好型的防治方法越來(lái)越受到重視。生物防治手段具有無(wú)毒、綠色、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，也能讓廣大消費(fèi)者對(duì)水產(chǎn)品安全具有信心。細(xì)菌類疾病最好的治療方法就是預(yù)防感染。應(yīng)激是誘發(fā)蝦病的重要因素，養(yǎng)殖過(guò)程中應(yīng)盡可能避免蝦類產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)。在生產(chǎn)過(guò)程中可實(shí)施有效的養(yǎng)殖水體管理方法和適當(dāng)?shù)南敬胧﹣?lái)預(yù)防病害，避免弧菌進(jìn)入養(yǎng)殖區(qū)。同時(shí)建議通過(guò)輪捕輪放、定期換水、池塘干燥和施用石灰來(lái)減少池塘生物量，降低弧菌大面積繁殖暴發(fā)的概率[64]。在未來(lái)針對(duì)弧菌病的預(yù)防和治療的相關(guān)研究中，應(yīng)當(dāng)更加關(guān)注養(yǎng)殖環(huán)境的維護(hù)，做好對(duì)養(yǎng)殖水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，做到預(yù)防大于治療；及時(shí)檢測(cè)在防治過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成的危害；更加重視致病性細(xì)菌對(duì)抗生素形成的抗性基因；研發(fā)更多、更靈敏、更高效的弧菌疫苗，采取特異性較強(qiáng)的弧菌疫苗替代對(duì)環(huán)境產(chǎn)生高污染的化學(xué)抑菌方法，在高效抑菌的同時(shí)降低對(duì)水體環(huán)境的污染；采取化學(xué)藥物與中草藥搭配使用的方法，研究分離其中的一些有效成分和與抗菌抑菌有關(guān)的提取物；研制全新的高效、無(wú)毒、無(wú)污染、綠色的微生物制品，以期能夠在水產(chǎn)養(yǎng)殖弧菌病的防治方面取得突破。在發(fā)現(xiàn)超級(jí)細(xì)菌的情況下，噬菌體是控制致病性弧菌的十分高效又安全的手段。對(duì)于以上的一些防治手段，仍存在需要解決或完善的問(wèn)題，例如制作疫苗的技術(shù)復(fù)雜性，種植和運(yùn)輸中草藥的不穩(wěn)定性，以及噬菌體的應(yīng)用對(duì)象的廣譜性等。