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養殖池塘亞硝酸鹽的來源

健康 更新时间:2024-09-16 05:18:52

  養殖池塘亞硝酸鹽的來源(東南亞水産養殖物種中潛在的GBS病毒)(1)

  養殖池塘亞硝酸鹽的來源(東南亞水産養殖物種中潛在的GBS病毒)(2)

  20世紀60年代,B組鍊球菌(GBS)或鍊球菌在美國和歐洲成為新生兒感染的主要原因。根據2021年的一份報告,現在撒哈拉以南非洲和南亞的疾病負擔最高。除了新生兒敗血症、腦膜炎和神經發育障礙外,GBS還有助于早産、死産和産婦敗血症。

  自20世紀90年代和2000年代以來,GBS越來越被認為是非懷孕成年人的病原體,它會導緻侵入性疾病、肺炎、尿路感染以及皮膚和軟組織感染。GBS在人類中引起的一系列疾病表現的最新補充是食源性疾病,這可能導緻腦膜炎和骨關節炎,2015年在新加坡首次被識别,并歸因于序列類型(ST)283。

  這種ST以前與香港的成人侵襲性疾病有關,與新加坡一樣,在20世紀90年代末出現了成人GBS腦膜炎。雖然GBS是一種重要的病原體,但相當大比例的男性和女性也無症狀攜帶該生物體,特别是在直腸、尿道/陰道或咽部(分别占19%、14%和4%)。

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  在新加坡爆發食源性GBS ST283疾病後進行的系統發育研究表明,ST283的出現可以追溯到20世紀80年代,當時水産養殖開始加劇。大約在那個時候,GBS最初被明确描述為養殖水生動物的病原體,特别是在養殖牛蛙中。

  鳍魚的爆發直到21世紀才被确認,一些最早的報告與科威特的養殖鲷魚和鲷魚有關。随後,在哥倫比亞、馬來西亞和包括泰國和越南在内的許多其他國家的養殖羅非魚(Oreochromis spp.)中爆發了疫情。

  此後,GBS已成為羅非魚的主要病原體,根據噸位計算,羅非魚是全球第三種最常養殖的魚類。新加坡的食源性GBS ST283爆發與羅非魚沒有具體聯系,但魚種的潛在誤認和收獲後的交叉污染使原始來源的識别變得複雜。

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  雖然全基因組測序越來越多地用于專業研究或公共衛生實驗室的GBS表征,但GBS最廣泛使用的分型系統是血清分型和多位點序列分型(MLST),這是用于定義ST的系統。目前,已識别出十種血清型,血清型III中有四種亞型,根據囊位點核苷酸序列确定。ST的數量繼續增加,在撰寫本文時确認了2000多個ST。

  與人類GBS相比,血清型Ib/CC552的基因組大小較小,其僅在青蛙和魚類中出現。相比之下,CC7和CC283與魚類和人類疾病有關。ST7在日本引起了幾例新生兒腦膜炎。它也是動物的多宿主病原體,包括水生哺乳動物(bottlenose海豚)和幾種魚類(烏魚、鲷魚、羅非魚)。

  此外,新生兒腦膜炎臨床病例的人類ST7已被用于誘導羅非魚的實驗性感染。到目前為止,沒有證據表明ST7從魚類自然傳播給人類,反之亦然。相比之下,對于ST283,食源性魚類對人類的傳播在新加坡有據可查。

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  此外,越來越多的證據表明,ST283助長了泰國成人GBS敗血症的負擔。然而,泰國魚類中的GBS感染主要歸因于ST7,這引發了人們對該國人類ST283感染的起源的質疑。從越南的魚類中報告了ST283,兩國之間的魚類貿易提供了一個潛在的解釋。

  目前的研究旨在提高我們對泰國和越南水生物種中GBS的空間、時間和宿主物種分布的理解,這些物種是東亞和東南亞羅非魚的四大生産者之一。在沒有前瞻性監測系統的情況下,我們通過回顧性分析水産養殖專家在調查疾病爆發期間獲得的GBS分離物收藏品來做到這一點。

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  一、樣品和分離物 在泰國,從2006年到2019年,GBS分離物(n = 35)是從農民提交給泰國馬希多爾大學獸醫水生動物研究和醫療保健單位(VAARHU)的水生動物樣本中獲得的,或在農場收集并在運輸媒體中運輸到VAARHU。它們來自14個地理位置,包括來自泰國中部9個省的25個隔離區,來自泰國東部3個省的8個隔離區,以及來自泰國西部2個省的2個隔離區。

  宿主物種包括兩栖動物(東亞牛蛙,也被稱為中國食用青蛙或台灣青蛙;Hoplobatrachus rugulosus,n = 2)和鳍魚,即尼羅河羅河羅非魚(Oreochromis niloticus(Linnaeus,1758),n = 13),紅羅非魚(Oreochromis除了可以在淡水、鹹水或海水中種植的巴拉蒙迪外,其他都是淡水物種。腎髒、肝髒和腦組織的樣本被鍍在色帶狀大豆瓊脂(TSA;BD Difco,Fisher Scientific,Loughborough,英國)上,并在28至30°C的氣中培養24至48小時。

  養殖池塘亞硝酸鹽的來源(東南亞水産養殖物種中潛在的GBS病毒)(7)

  TSA上純或顯性培養物的分離物是亞培養的,最初具有表型特征。在血瓊脂上形成小(1-2毫米)白色菌落的革蘭氏陽性球菌是非活動性、過氧化氫酶陰性、血清組B陽性、β溶血性和CAMP陽性,在−80 °C下作為S. agalactiae存檔。如果最後兩項測試呈陰性或不确定,則分子鑒定下詳細的聚合酶鍊式反應(PCR)證實了物種身份。

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  二、對CC7和ST283的檢測 根據全基因組測序,所有分離株都被确認為S. agalactiae。幾乎一半的泰國分離株屬于ST283(n = 16),其餘屬于CC7(n = 19,包括18 ST7和1 ST500)。根據Metcalf方法,ST283分離株屬于血清型III。

  從地理上講,CC7和ST283在泰國分布相當廣泛,分别在12個和9個地點進行了檢測。在有多個分離株的七個地點,兩個分支共存。

  在時間上,CC7和ST283也表現出廣泛和重疊的分布,從2007年到2019年檢測到CC7分離物(包括),從2006年到2019年檢測到ST283(包括)。這兩個分支都是從兩栖動物(青蛙)、巴拉蒙迪、尼羅河羅河羅非魚和紅色羅非魚中分離出來的,而從湄公河巨型鲶魚中分離出來的單一分離屬于ST283。

  在越南,CC7和ST283分别在湄公河沿岸的兩到三個省被發現。在香水河沿岸的兩個農場檢測到CC552的分離物,而在該地區沒有檢測到CC7或CC283分離物。由于所有分離株都是在2018-2019年從羅非魚中收集的,因此無法分析越南分離株的宿主物種變異和時間趨勢。

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  在CC中,分離株按國家分組,盡管在國家内部有一些遺傳異質性。毒力基因scpB-lmb僅在泰國的分離物中檢測到(n = 13),并且僅在含有噬菌體整合酶的基因組中檢測到,即ST7中的GBSInt3或ST283中的GBSInt1加上GBSInt7。

  相反,四環素耐藥性決定因素tet(M)幾乎完全存在于越南的分離物中,而且通常沒有檢測到噬菌體整合酶。在沒有scpB-lmb的情況下,13個分離株含有噬菌體積分,在ST7(n = 2;泰國)以及ST283(n = 9;兩個國家)以及ST283(n = 2;兩個國家)和ST283(n = 2;泰國)中檢測到GBSInt1加GBSInt6.1。由于來自越南的分離物被農場聚類,因此沒有嘗試對國家之間的關聯和感興趣的遺傳特征進行統計分析。

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  三、GBS ST7和ST283的分布 我們展示了GBS ST7和ST283在泰國和越南養殖水生物種中廣泛的地理、時間和宿主物種分布。這兩種ST以前都與人類疾病有關,而ST283導緻的嚴重侵襲性疾病被特别歸因于新加坡和老撾的魚類消費。

  血清型III,更具體地說,ST283也與泰國的侵襲性疾病和腦膜炎有關,那裡的侵襲性GBS疾病的發病率正在上升,但與魚類消費的特定聯系尚未得到證明。在我們目前的研究中,在泰國可追溯到2007年的GBS分離株中檢測到ST283,并在多個宿主物種和省份中發現,這意味着它在該國的水産養殖物種中根深蒂固。

  在越南,ST283是迄今為止在湄公河沿岸養魚場中檢測到的最常見的類型,湄公河是該國主要的鳍魚水産養殖區。據報道,在越南,它也是人類GBS敗血症的原因之一,盡管病例比例低于泰國,分别有13例(31%)中的4例和102例(72%)的人類GBS侵襲性病例中的73例。有趣的是,越南ST283分離株缺乏scpB-lmb,這與人類GBS的毒性有關。

  養殖池塘亞硝酸鹽的來源(東南亞水産養殖物種中潛在的GBS病毒)(12)

  在泰國和越南的許多地方,ST283與ST7同時發生,這表明發生了多次GBS的引入,這意味着生物安全狀況不佳。當在河流籠子系統或充滿河水的陸地池塘中種植魚類時,預防病原體的引入可能很困難,特别是如果病原體可以在水中存活。

  廢水和池塘水可以是GBS的存在場所,通過受污染的地表水接觸水生動物已被多次描述。有趣的是,ST283在泰國的河籠式羅非魚養殖場中很常見,但在土塘系統中沒有發現。香水河沿岸的籠式羅非魚養殖場中還沒有ST283的證據。

  因此,有機會通過生物安全措施保護香水河免受這種GBS菌株的侵害。這可能包括使用當地生産的魚苗和幼魚,或從GBS或ST283自由區域或設施采購幼魚,就像目前的做法一樣。

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  沿着香水河,發現了屬于CC552的ST。CC552是全球魚類中分布最廣泛的GBS品種,在來自非洲、澳大利亞、南美洲、歐洲和亞洲的養殖、野生和業餘魚類中被發現。

  由于還原進化、毒力基因的喪失以及無法在哺乳動物體溫下生長,這種CC的成員不是人類病原體。雖然CC552在全球範圍内很普遍,但在泰國沒有檢測到它。這不太可能是該方法的産物,因為初級培養是在28°C下進行的,溶血性、CAMP陽性(CC7、CC283)和非溶血性、CAMP陰性(CC552)分離株都有資格被納入研究。

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  泰國從水生物種中分離出來的最常見的GBS類型是ST7。這與該國之前的一些報告一緻。相比之下,其他報告描述了ST283的主導地位。ST7也是英語文獻中提到的關于中國水産養殖物種的主要GBS菌株。

  這包括泰國幾種具有ST7陽性的魚種(tilapia,巨型鲈魚),以及其他魚類,包括但不限于烏魚(Mugil cephalus),銀鲈魚(Bidyanus bidyanus),日本海鲈魚(Lateolabrax Japonicus),玉鲈魚(Scortum barcoo),條紋在菲律賓,從魚類中分離出來的血清型Ia可以被認為是CC7,是養殖羅非魚中的主要類型,偶爾會檢測到血清型Ib,相當于CC552。

  相比之下,ST7在越南很罕見。觀察到的分布背後的驅動因素是未知的。考慮到迄今為止的大多數科學文獻是基于被動而不是主動監測,即依賴于報告魚類疾病爆發和死亡率,不同分支的空間分布和進化起源的完整圖景尚未确定。

  養殖池塘亞硝酸鹽的來源(東南亞水産養殖物種中潛在的GBS病毒)(15)

  四、結論 在進行這項研究時,我們主要關注的是人類緻病性GBS在東南亞水産養殖物種中廣泛流行的可能性。盡管我們記錄了ST7和ST283在比之前報告的更廣泛的宿主物種、年份和地點的發生情況,但我們沒有檢測到在任何ST7分離株或任何越南ST283分離株中存在關鍵的人類毒力因子scpB-lmb。

  據我們所知,缺乏魚類傳播的人類ST7感染病例的報告,或者在越南,人類侵入性ST283感染的報告數量有限,這與泰國的ST283的情況形成鮮明對比。

  可以想象,在最初從人類到魚類的溢出之後,收購了MGE(第3号軌迹),允許水生種群的擴張和MGE(scpB-lmb)的損失,這為人類而不是水生GBS提供了生存優勢,增加了溢出宿主的适應性,并降低了溢出回原始宿主的風險。

  考慮到人類共生GBS的高流行率,GBS對水産養殖物種的影響,以及GBS的高基因組可塑性,可能會出現具有雜交毒性特征的新GBS菌株,并建議在水産養殖系統中積極監測GBS菌株。

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  參考文獻:

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