Photobacteriosis:预防和诊断

文摘

Photobacteriosis或鱼出血性败血病是一种细菌性疾病影响野生鱼和农场。其病因代理人,革兰氏阴性细菌发光细菌damselae无性系种群。piscicida,负责全球重要的经济养殖鱼类的损失,尤其是在地中海国家和日本。努力专注于获得更好的理解生物学致病微生物及其自然宿主,目的是开发有效的疫苗接种策略和诊断工具来控制疾病。传统疫苗迄今为止取得了不满意的结果,和重组技术已应用于识别新抗原候选亚单位疫苗的发展。此外,对经典的微生物分子方法代表了一种改进的识别技术p . damselae无性系种群。piscicida和疾病的诊断。完整的测序,病原体基因组的注释和分析将提供洞察病原体的发展奠定了基础疫苗和诊断方法。

1。介绍

Photobacteriosis或鱼出血性败血病是一种革兰氏阴性,引起的败血症嗜盐的细菌发光细菌damselae无性系种群。piscicida弧菌科家族的一员,其股票物种绰号发光细菌damselae无性系种群。damselae(1]。Photobacteriosis被认为是最危险的细菌疾病在全球水产养殖由于其广泛的宿主范围,高死亡率,和无所不在的分布(2]。病原体能够感染各种海洋鱼类,包括一种鲱(Seriola quinqueradiata在日本),乌颊鱼海鲷(黄aurata)、鲈鱼(Dicentrarchus labrax),唯一(Solea senegalensis和Solea Solea在欧洲,条纹鲈鱼马龙saxatilis),白鲈(马龙美国)和混合条纹鲈鱼(马龙saxatilis(马龙chrysops)在美国,军曹鱼(Rachycentron canadum)在台湾,和金鲳鱼(Trachinotus ovatus(在中国)3- - - - - -5]。

描述了对疾病的敏感性差异的基础上鱼的年龄。幼虫和青少年更容易受到photobacteriosis,急性感染诱发青少年海鲷的90 - 100%的死亡率,而鱼超过50 g由于抗性更强更高效的吞噬作用和杀死细菌的中性粒细胞和巨噬细胞6]。细菌驻留在不同的组织和吞噬细胞内引起慢性和急性photobacteriosis形式。急性的形式,灶状坏死存在于肝脏、脾脏、肾脏和自由积累的细菌吞噬细胞,毛细血管,间隙空间。内部器官的慢性病变的特点是存在白色结节直径约0.3 - -0.5毫米(7]。

粘附和入侵能力至关重要的第一阶段感染(3]。p . damselae无性系种群。piscicida据报道弱或中等粘附和入侵在各种鱼类细胞系,但表现出高绑定鱼内脏的能力[8]。坚持似乎是一种蛋白质或糖蛋白受体介导的细菌细胞表面,通过肌动蛋白和内化的细菌发生microfilament-dependent机制(8),与细胞代谢发挥积极作用[9]。然而,依从性的确切性质机制和交互与宿主细胞受体和毒力因素的入侵鱼类nonphagocytic细胞仍然是未知的(9]。

一些毒性机制p . damselae无性系种群。piscicida已被描述。多糖荚膜材料细菌的发病机理中起着重要的作用,赋予抗血清杀戮和增加鱼的死亡率(10]。此外,细胞内病原体的生存可能会提供保护对特定和非特异性宿主防御和外生抗菌药物包括抗生素(8]。细胞外磷脂酶的产品、细胞毒性和溶血活动可能占感染细胞的破坏,随之而来的释放的微生物,以及相邻细胞的入侵。特别是,一个关键的病原性因素p . damselae无性系种群。piscicida是一个外毒素,plasmid-encoded 56 kDa的凋亡诱导蛋白(AIP56),大量分泌毒性菌株和负责apoptogenic活动对鲈鱼巨噬细胞和中性粒细胞在急性鱼photobacteriosis [11]。AIP56毒素是zinc-metalloprotease裂开NF -κ与催化活性B p - 65,位于n端结构域和c端域参与绑定和内化到靶细胞的胞质(12]。AIP56诱导激活还8日9日和3,线粒体膜电位丧失,细胞色素c的释放到胞质,和生产过剩的活性氧,显示激活的外在和内在的凋亡通路(13]。通过激活细胞死亡过程包括巨噬细胞和中性粒细胞,病原体能够破坏宿主的免疫防御和传染病。

另一个重要的毒性机制p . damselae无性系种群。piscicida是收购铁从主机使用的高亲和性铁扎含铁细胞,低分子量iron-chelating分子与细菌细胞膜受体运输铁变成细菌(14]。此外,p . damselae无性系种群。piscicida能够获得铁氯高铁血红素和血红蛋白独特的铁来源在体外(14),和铁限制导致增加绑定氯高铁血红素的毒性菌株(15]。的血红素吸收细菌包括TonB系统血红素运输到细胞质和磷酸腺苷磁带(ABC)系统来驱动它穿过细胞质膜(16,17]。

对鱼类免疫反应的细菌并负责其失败的因素进行防范p . damselae无性系种群。piscicida。转录组的方法最近被应用于阐明青少年的早期免疫反应乌颊鱼海鲷p . damselae无性系种群。piscicida感染。快速识别病原体的显示的upregulation凝集素,与抗菌活性肽,趋化因子和趋化因子受体,以及蛋白质的铁和血红素代谢的反应依赖于铁细菌。然而,这种防御性反应可以是有益的或破坏性的主机(18]。此外,upregulation基因高度专业化的抑制功能的观察表明积极的抑制可引起宿主的免疫组织损害或减少病原体逃避宿主反应(18]。

2。预防p . damselae无性系种群。piscicida感染

抗生素在鱼类养殖的第一道防线控制photobacteriosis疫情,但经过几年的获得性耐药病原体不同抗生素。事实上,不同的转移基因元素(R质粒)携带耐药基因对卡那霉素、磺胺、四环素19- - - - - -22),氨苄青霉素22,23],氯霉素[22,24],florfenicol [25),和红霉素26)被记录下来p . damselae无性系种群。piscicida。地理分布的差异具可转让的元素已经被观察到在几株收集在日本和美国(22,27]。此外,细胞内的寄生p . damselae无性系种群。piscicida在巨噬细胞破坏了化疗的有效性。

考虑这些问题,所有的研究都集中在有效的疫苗来防止photobacteriosis的发展和减少抗生素的使用在鱼类养殖效益在生物和环境(28]。传统的p . damselae无性系种群。piscicida疫苗是基于含有灭活细胞(heat-o福尔马林杀死细菌)和可溶性抗原(有限合伙人和核糖体制剂)浸和注入政府(表1)。然而,他们似乎是无效的在防止出血性败血病2,3,28- - - - - -38]。菌苗overexpressing 97 kDa OMP和52 kDa ECP蛋白质,参与细菌的内化,据报道是有效的鲈鱼和黄鳍由浸泡引发强大的抗体反应在鳃和粘膜,可能会阻止病原体进入和殖民(2]。然而,唯一的商用疫苗是一个ECP-enriched疫苗制备,使用与混合结果从好几个欧洲国家在西班牙,土耳其,意大利和希腊穷(28,39]。推荐的疫苗接种协议包括两个浴沉浸在每月的间隔在幼虫阶段开始时,鱼是50毫克和口服助推器免疫当鱼达到2 g体重(3]。

DNA重组技术和生物技术方法迄今为止被用于一个非常有限的范围内发展的细菌疫苗对鱼鱼和有效的预防措施出血性败血病尚不存在。亚单位疫苗的开发研究最近发表在军曹鱼从台湾p . damselae无性系种群。piscicida隔离(4]。Immunoproteomics,用免疫印迹蛋白质分析2 de和质/女士孤立immune-reactive蛋白质,已经应用于识别p . damselae无性系种群。piscicida抗原克隆,然后生产重组蛋白。尤其是,三个抗原在军曹鱼产生保护作用,因此被报告为潜在的候选疫苗针对病原体的亚单位疫苗的发展。然而,这些候选疫苗的保护尚未在其他鱼类调查,p . damselae无性系种群。piscicida导致严重的疾病和高死亡率,对其他p . damselae无性系种群。piscicida隔离(4]。此外,研究揭示二价亚单位疫苗抗原组合可能达到一个更好的效率比单价或三价抗原(41]。

在我们的实验室生物技术方法的基础上反向疫苗学被应用到设计一个疫苗鱼出血性败血病[40]。新的基因组序列p . damselae无性系种群。piscicida生物信息学分析的起点旨在识别新的细菌表面蛋白本地化。事实上,选择一个细菌蛋白质的主要条件作为一个候选疫苗的细胞定位。胞质蛋白不太可能免疫目标,而表面暴露和分泌蛋白更容易访问宿主的免疫系统(47]。在体外筛选的在网上选择候选疫苗的抑制依从性分析表明从老鼠免疫球蛋白免疫的候选疫苗重组依从性的影响p . damselae无性系种群。piscicida鱼的上皮细胞。候选抗原,发现参与的依从性和内化p . damselae无性系种群。piscicida在chse - 214细胞,是预测在网上可能与外膜脂蛋白本地化。20种氨基酸的氨基端信号肽包含lipobox图案,2带正电的残留在第一7氨基酸和跨膜螺旋的残留物。一个数据库搜索显示与假想的蛋白质同源性和没有公认的保守域;因此,没有公认的生物作用可以分配给这个脂蛋白。疫苗接种和挑战实验在实验室试验表明,免疫的鲈鱼重组抗原诱导特定抗体的生产和授予保护p . damselae无性系种群。piscicida挑战(40]。在活的有机体内长持久性的脂蛋白与单个抗原抗体得到政府同意Ho et al。4)报道,多个政府不增加鱼的保护。重组脂蛋白可能是能够防止鲈鱼P。damselae无性系种群。piscicida,可能是一个有趣的候选人对photobacteriosis重组疫苗的设计。然而,保护效果随着时间的推移,增加剂量的抗原,其使用结合不同佐剂必须在田间试验进一步研究。

由于矛盾的有效措施,防止photobacteriosis,研究也关注替代方法来控制疾病。这些方法包括益生菌,对改善健康状况,应用于水产养殖和应变戊糖片球菌、乳酸细菌隔绝成人军曹鱼的肠道,一直在追究其潜在益生菌(48]。酸性pH值来源于代谢酸乳酸菌文化上层清液抑制p . damselae无性系种群。piscicida增长在体外。膳食补充剂与p . pentosaceus在军曹鱼提高增长率和呼吸的外周血白细胞在喂鱼。此外,乳酸菌喂养后增加了军曹鱼的存活率p . damselae无性系种群。piscicida浸入式的挑战。提供这种保护机制尚不清楚。尽管进食乳酸菌没有增加特定免疫后的抗体反应与灭活军曹鱼p . damselae无性系种群。piscicida疫苗,它高度协同防护p . damselae无性系种群。piscicida挑战22%,可能是由本身作为一种益生菌或接种疫苗(48]。

此外,对鱼类基因耐药菌株选育photobacteriosis构成潜在的策略来减少疾病暴发的可能性和避免高死亡率在渔场的戏剧性的后果49]。映射是用于检测数量性状的宿主基因组区域与抵抗疾病和相关分子标记辅助选择是一种有用的方法用于一些水产养殖种类(50- - - - - -52]。

调查抵抗鱼类数量性状研究出血性败血病的乌颊鱼海鲷确定了两个重要的数量性状位点,影响后期生存和另一个影响整体生存,和潜在的抗病性的标志49]。分阶段数量性状位点的鉴定乌颊鱼海鲷支持假说的两相的防御反应主要由实验暴露于病原体的感染和继发感染细菌从垂死的释放和死鱼49,53]。映射的结果数量性状位点,通过识别地区解释复杂的基因组特征如生存,也可以用来获得更好的理解疾病机制的抵抗和防御反应。进一步的见解也可以通过比较与其他物种容易photobacteriosis映射。

3所示。的识别p . damselae无性系种群。piscicida和诊断感染的

快速诊断的鱼photobacteriosis暴发的适当的管理和有效的控制是至关重要的水产养殖。疾病的诊断通常是使用标准的微生物方法,基于病原体培养和隔离措施。生化和血清学确认还需要描述细菌和区分这两个亚种密切相关,piscicida和damselae的p . damselae。小型系统AIP20E通常用于筛检的p . damselae无性系种群。piscicida。虽然p . damselae通常显示一个独特的2005004的代码piscicida(54],2015004damselae亚种(1),一些菌株表现出异常的反应,可能导致误导性的结果(55]。因此,差异化的亚种p . damselae无性系种群。damselae能取得三个或更多积极的结果得到的赖氨酸脱羧酶(LDC)生产、能动性,硝酸盐还原亚硝酸盐,天然气生产葡萄糖、柠檬酸硫代硫酸盐胆汁salts-sucrose (TCBS-1)增长,和脲酶试验,因为所有这些测试产生负面的结果吗p . damselae无性系种群。piscicida压力(55,56]。血清学方法如凝集或ELISA也被开发和商业化(3]。

克服耗时和费力程序的问题,在过去的几年里分子方法被开发出来以达到一个精确的和特定的识别p . damselae无性系种群。piscicida和快速诊断photobacteriosis(表2)。点问题是DNA水平上强烈的相似性之间的两个亚种,很难识别序列用于设计一个subspecies-specific方法(3,42,57]。核糖体rna序列被认为是为了这个目的(42),但强烈的相似之处已发现16个年代,23 s, 5 s(> 99%)和基因间的间隔区域(98 - 99.5%)之间的两个亚种p . damselae。此外,美轮美奂的结构,后者使他们不适合诊断(42,58]。只有pcr方法在物种水平开发使用16 s序列[42]。

集成的方法将放大的荚膜多糖基因识别的物种p . damselae与一个额外的文化一步TCBS-1琼脂来区分p . damselae无性系种群。piscicida从p . damselae无性系种群。damselae(44或两个的放大p . damselae特殊技能目标与约束分析PCR产品获得一个独特的消化资料p . damselae无性系种群。piscicida压力(46]。

多重PCR方法基于16 s rRNAureC基因提出了区分这两个亚种。的ureC基因存在于p . damselae无性系种群。damselae基因组但是没有找到p . damselae无性系种群。piscicida(1]。相反,一个p . damselae无性系种群。piscicida特殊目标序列,保存菌株之间的不同的地理起源但不是共享的p . damselae无性系种群。damselae尚未报道,(42,44]。

额外的多重PCR协议已经在我们实验室开发的有效替代标准的文化方法快速和特定诊断photobacteriosis鱼(43]。青霉素结合蛋白的基因编码1(加入基因库EU164926)选择从大规模基因组计划PCR目标的识别p . damselae无性系种群。piscicida因为几不匹配相应的p . damselae无性系种群。damselae主要集中在基因3′末端的基因。然而,特异性分析还表明放大目标基因的两个p . damselae无性系种群。damselae菌株。这是由于这样的事实,一个更强大的序列相似p . damselae无性系种群。piscicida比其他p . damselae无性系种群。damselae在这两个菌株被发现p . damselae无性系种群。damselae菌株。因此,一个额外的PCR目标,ureC基因,缺乏的p . damselae无性系种群。piscicida基因组中,介绍了在试验目的是区分每个应变在亚种级别一起内部放大控制获得明确区分真正的消极和假阴性结果。优化复合PCR能够正确地识别和区分的两个亚种p . damselae检出限500 fg DNA,对应100个基因组单位,两个高于immunodiagnostic系统(即。Bionor Aquaeia-Pp工具包)(45]。

4所示。结论

部分的基因组测序p . damselae无性系种群。piscicida株之前已经报道过(40,59)和最近的完整基因组序列的草稿p . damselae无性系种群。piscicidaDI21应变已存入公共数据库(加入资源库PRJNA168653),但完整的基因注释是没有可用的。这个信息与不同菌株的基因组序列的比较分析p . damselae无性系种群。piscicida和p . damselae无性系种群。damselae将提供进一步的见解奠定了基础的发展有效的疫苗和诊断工具的病原体鱼出血性败血病。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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