草龟(Chinemys reevesii)又称中华草龟,属龟鳖目,龟科[1]。草龟是我国龟类中分布最广,数量最多的一种龟,一般以植物茎叶、瓜果皮、麦麸、虾和小鱼为食物,腹甲可作补益药[2-3],国内常把此龟作为健康长寿的象征。在国际市场上,日本、菲律宾以及欧美等国家也将其视为吉祥益寿之物,因此,草龟深受各国消费者的喜爱[4]。由于草龟具有较高的食用、药用和观赏价值[5],所以市场将大量的草龟供应给饲养者,使养殖规模日益扩大,但养殖过程中病原菌的感染也使其遭受了巨大的经济损失[6]。
维氏气单胞菌(Aeromonas veronii)又称维罗纳气单胞菌,属弧菌科,气单胞菌属[7]。此菌是人、兽及水生动物共患的条件性致病菌,可引发水生动物烂尾病、腐皮病、严重时甚至患病死亡[8],影响了水产养殖业的发展。人一旦食用了菌体污染的肉类、蔬菜和水产品后,出现腹泻、败血症和脑膜炎等症状,威胁了人体的健康[9]。国外曾报道维氏气单胞菌可引发加州鲈鱼、西伯利亚鲟和孟加拉鱼类等皮肤溃疡或糜烂症状[10-11],在国内也有研究表明,维氏气单胞菌可感染草鱼、黄鳝、中华鳖、青虾、中华绒螯蟹、泥鳅和黄喉拟水龟等[12-13],但是目前尚未有关维氏气单胞菌感染草龟的报道。因此,本实验室从患病草龟体内进行病原菌分离,结合多种方法鉴定此分离菌株是维氏气单胞菌,同时进行药物敏感性测试和细菌致病性检测,以期为维氏气单胞菌病的预防和治疗提供指导意义。
1 材料与方法 1.1 材料1.1.1 试验样品 河北省昌黎县某花鸟鱼店待售宠物草龟,陆续发病,病龟表现为肿眼,皮肤溃疡,不食少动,精神沉郁,个别开始死亡。试验中所用斑马鱼,体长3~5 cm,购自秦皇岛某花鸟鱼市场,试验适应饲养2周。
1.1.2 试剂 革兰染色液试剂盒购自北京索莱宝科技有限公司;细菌基因组提取试剂盒、pMD18-T载体均购自上海生工生物科技有限公司;DL5000 DNA Marker、2×Taq Master Mix均购自宝生物工程(大连)有限公司;常规药敏纸片、PBS均购自杭州天和微生物试剂有限公司。
1.1.3 仪器 血琼脂、RS琼脂培养基均购自上海生工生物科技有限公司;光学显微镜购自上海光学仪器厂;隔水式恒温培养箱购自上海博迅医疗生物仪器股份有限公司;PCR扩增仪购自德国Eppendorf公司;电泳仪购自北京六一仪器厂;凝胶成像仪购自美国Kodak公司;ATB自动化微生物鉴定系统购自法国梅里埃公司。
1.1.4 引物合成 16S rDNA通用引物由上海生工生物科技有限公司合成(16S-27F:5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′;16S-1492R:5′-TACGGCTACCTTGTTACGAC-3′)。
1.2 方法1.2.1 分离、纯化细菌 在无菌条件下,用75%酒精对草龟体表消毒,并对草龟进行体表检查。进一步对草龟解剖,打开腹板后观察脏器病变情况。采取腹水、肝组织病料,分别接种于血琼脂、RS琼脂培养基中,置30 ℃恒温培养箱培养16~24 h[14],观察单菌落生长情况。选取优势菌落再次划线接种进行纯化培养,然后做革兰染色,待干后镜检[15]。
1.2.2 生化鉴定分离菌株 利用全自动生物鉴定系统对分离菌株进行生化鉴定。挑取单菌落制成菌悬液,分别取55 μL置细菌鉴定试纸条的32个孔内,放置湿盒内,在30 ℃恒温培养箱孵育24 h。取出细菌鉴定试纸条,并滴加James试剂封闭[16],放入ATB自动化微生物鉴定系统判读结果。
1.2.3 分离菌株16S rDNA基因序列分析 利用细菌基因组提取试剂盒提取分离菌株的基因组DNA,以此作为PCR扩增的模板。利用16S rDNA通用引物进行PCR扩增,将16S rDNA基因片段克隆到pMD18-T载体上构建重组载体,送上海生工生物科技有限公司进行序列测定。将测序结果在NCBI中进行同源性对比[17],并用DNA STAR相关分子生物学软件构建遗传进化树。
1.2.4 分离菌株的药敏试验 参照CLSI标准[18-19],使用K-B纸片扩散法对分离菌株进行药物敏感性测试,取200 μL菌液均匀涂布于培养基中,贴上药敏纸片,放置30 ℃培养箱过夜静置,次日观察抑菌圈大小,测量抑菌圈直径,并记录对应的抗生素敏感性。
1.2.5 斑马鱼接种试验 将50尾斑马鱼随机分成5组,其中, 试验组分为4组,用PBS将菌液稀释成108、107、106和105CFU·mL-14个梯度,分别将不同浓度的菌液腹腔接种斑马鱼,接种剂量为10 μL·尾-1,对照组注射等量PBS[20],接种后观察斑马鱼的发病情况,测定分离菌株对斑马鱼的致病力。
1.2.6 毒力基因检测 参照文献[21]描述方法,分别合成气溶素(aerA)、核酶(Exu)、酯酶(Lip)和丝氨酸蛋白酶(Ser)毒力基因的特异性引物,引物序列信息见表 1。对分离菌株进行PCR扩增检测。
对病死草龟进行体表检查,发现皮肤有溃疡(图 1A),对溃疡处病灶进行酒精擦拭,刮取病料于血琼脂培养基中划线培养,进一步对草龟进行解剖,发现其有严重的腹水和肠炎,肠道呈红色(图 1B)。无菌采取病龟体内的腹水、肝组织进行细菌培养,长出形态相似且比较纯净的溶血细菌,对该菌进行传代纯化,最终获得分离菌株CLW-1。
将分离菌株CLW-1分别接种于血琼脂和RS琼脂培养观察,结果显示,分离菌株在血琼脂培养基中形成湿润、表面光滑、边缘整齐、中间稍隆起、呈β溶血的灰白色菌落(图 1C),在淡绿色RS琼脂培养基中长出光滑湿润的黄色菌落(图 1D)。
2.2 生化鉴定分离菌株对分离菌株CLW-1进行革兰染色,结果显示,分离菌株在油镜下呈现为革兰阴性短杆菌,两端钝圆,散在或成对排列(图 2)。生化鉴定结果显示(表 2),分离菌株CLW-1能够发酵d-葡萄糖、d-麦芽糖、蔗糖;不能发酵d-海藻糖、α-麦芽糖、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖、d-纤维二糖、古老糖;具有脂酶、精氨酸双水解酶、赖氨酸脱羧酶、β-半乳糖苷酶活性;不具有L-天冬氨酸芳胺酶、β-葡萄糖苷酶、鸟氨酸脱羧酶、β-葡萄糖醛酸酶、α-葡萄糖苷酶、尿素酶、α-半乳酸苷酶活性;能够利用d-甘露醇;不能利用L-阿拉伯醇、D-阿拉伯醇、侧金盏花醇、肌醇、d-山梨醇;吲哚试验阳性;丙二酸盐、β-N-乙酰葡萄糖胺、5-酮基葡萄糖酸盐、d-半乳糖酸盐同化、酚红试验阴性。ATB全自动微生物鉴定仪结合判读结果,判定分离菌株CLW-1为维氏气单胞菌。
以分离菌株CLW-1提取的基因组DNA作为PCR模板进行扩增,结果所示,16S rDNA扩增条带大小为1 406 bp,与片段预期大小一致(图 3)。将扩增出的片段构建到pMD18-T载体上,由上海生工生物科技有限公司测序,将测序结果在NCBI中进行BLAST对比分析,结果显示,分离菌株CLW-1在遗传进化树中与维氏气单胞菌为同一簇,且与维氏气单胞菌(KP161873.1)相似性为100%(图 4)。表明分离菌株CLW-1为维氏气单胞菌。
选用30种抗菌药物对分离菌株CLW-1进行药敏试验。结果显示(表 3),分离菌株CLW-1对哌拉西林、头孢唑林、恩诺沙星、头孢哌酮、头孢曲松、环丙沙星、氧氟沙星、氯霉素、头孢呋辛敏感;对呋喃唑酮、苯唑西林、红霉素、米诺环素、丁胺卡那、庆大霉素、复方新诺明、多西环素、新霉素、卡那霉素、头孢氨苄、四环素中敏;对麦迪霉素、克林霉素、万古霉素、多黏菌素B、羧苄西林、氨苄西林、头孢拉定、诺氟沙星、青霉素耐药。说明分离菌株CLW-1具有多重耐药性。
将不同浓度的菌液腹腔接种斑马鱼后,结果显示,菌液浓度为108CFU·mL-1组的死亡率为100%(10/10);107CFU·mL-1组的死亡率为80%(8/10);106CFU·mL-1组的死亡率为40%(4/10);105CFU·mL-1组的死亡率为20%(2/10);对照组的死亡率为0。根据寇氏法计算出其半数致死量LD50为1.26×106CFU,表明分离菌株CLW-1具有较高的致病力。
2.6 毒力基因检测毒力基因检测结果显示,分离菌株CLW-1扩增出aerA、Exu、Lip和Ser毒力基因,且片段大小与预期一致(图 5),表明此菌株具有aerA、Exu、Lip和Ser毒力基因。
维氏气单胞菌是影响水产业发展的一大元凶,广泛分布于水体环境中,致病性强[22]。当水质发生恶化或水生动物身患创伤时,动物感染维氏气单胞菌后,出现腹水和肠炎等病理变化[23],使水产养殖业发展遭受巨大的经济损失,同时人食用此菌污染的肉类、蔬菜和水产品后,会出现腹泻、败血症和脑膜炎等症状,且由于感染此菌的病例逐年增多,需引起广泛关注[24-25]。
近年来,国内外有关维氏气单胞菌的研究逐渐增多,结合生产实践方面的应用,该菌已成为常见的感染水生动物的病原菌之一[26]。由于维氏气单胞菌对环境适应力强,其感染的宿主种类也较多,已陆续报道维氏气单胞菌可感染罗非鱼(Oreochromis spp.)、台湾泥鳅(Paramisgurnus dabryanus ssp. Taiwan)、鲟鱼(sturgeon)、日本医蛭(Hirudo nipponia)、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、(Eriocheir sinensis)等多种水生动物[27-28],而本研究首次从患病死亡草龟的肝中分离纯化得到优势菌株CLW-1,经过试验结果综合分析鉴定此分离菌株为维氏气单胞菌。但由于目前草龟的饲养条件不易获得,很难构建适宜的养殖环境,未能做动物回归性试验以验证此菌对草龟的致病性,需要在后期进一步探究其致病性加以验证。
药敏试验结果表明,分离菌株CLW-1具有多重耐药性:分离菌株CLW-1对哌拉西林、头孢唑林、恩诺沙星、头孢哌酮、头孢曲松、环丙沙星、氧氟沙星、氯霉素、头孢呋辛敏感,那么在临床实践中可以结合这几种药物治疗水生动物的维氏气单胞菌病;对呋喃唑酮、苯唑西林、红霉素、米诺环素、丁胺卡那、庆大霉素、复方新诺明、多西环素、新霉素、卡那霉素、头孢氨苄、四环素中敏,在治疗过程中轮换联合用药,协助治疗此菌的感染;对麦迪霉素、克林霉素、万古霉素、多黏菌素B、羧苄西林、氨苄西林、头孢拉定、诺氟沙星、青霉素耐药,造成此现象的原因很大程度可能与滥用抗菌药物有关,因此,当维氏气单胞菌感染草龟患病时,优先选择哌拉西林、头孢唑林、恩诺沙星、头孢哌酮、头孢曲松、环丙沙星、氧氟沙星、氯霉素、恩诺沙星、头孢呋辛药物进行合理的配伍给药,有效地减少维氏气单胞菌给水产养殖业带来的危害。
斑马鱼接种试验结果说明此菌株具有较强的致病力,结合毒力基因检测结果分析,维氏气单胞菌的致病力与携带的多种毒力基因密切相关,除了本试验扩增检测出的气溶素(aerA)、核酶(Exu)、酯酶(Lip)和丝氨酸蛋白酶(Ser)毒力基因外,维氏气单胞菌还有肠毒素、黏附因子、磷脂酶、蛋白酶和弹性蛋白酶等多种毒力基因[29-30],由于菌株来源的不同,也会使菌株携带不同的毒力基因,进而影响其致病性的强弱。因此,检测分离菌株携带的毒力基因对研究维氏气单胞菌的致病性具有指导意义。
4 结论从患病草龟体内分离出1株优势菌CLW-1,通过解剖观察、细菌分离培养、革兰染色镜检、生化鉴定、16S rDNA基因序列对其分析鉴定,表明此菌株为维氏气单胞菌;并通过药物敏感性测试、斑马鱼接种试验和毒力基因检测进一步研究此菌株。结合其耐药性和强致病性的分析结果,为维氏气单胞菌病的临床用药和防治方面提供依据。
[1] | TIAN J X, KANG Y H, CHU G S, et al. Oral administration of Lactobacillus casei expressing flagellin a protein confers effective protection against aeromonas veronii in common carp, Cyprinus carpio[J]. Int J Mol Sci, 2020, 21(1): 33. |
[2] | VALÉRY M, BOURREL A S, GRIGNANO E, et al. Successful conservative treatment of necrotizing fasciitis associated with Aeromonas veronii in a patient with acute myeloid leukemia[J]. Med Mal Infect, 2020. DOI: 10.1016/j.medmal.2020.01.004 |
[3] |
李聪, 蔡岩, 周永灿, 等. 海南罗非鱼致病性维氏气单胞菌分离鉴定及药敏特性研究[J]. 水产科学, 2015, 34(10): 640–646.
LI C, CAI Y, ZHOU Y C, et al. Isolation, identification and antibiotic sensitivity of Aeromonas veronii from tilapia cultured in Hainan province[J]. Fisheries Science, 2015, 34(10): 640–646. (in Chinese) |
[4] | CHEN F, SUN J F, HAN Z R, et al. Isolation, identification and characteristics of aeromonas veronii from diseased crucian carp (Carassius auratus gibelio)[J]. Front Microbiol, 2019, 10: 2742. DOI: 10.3389/fmicb.2019.02742 |
[5] | RAN C, QIN C B, XIE M X, et al. Aeromonas veronii and aerolysin are important for the pathogenesis of motile aeromonad septicemia in cyprinid fish[J]. Environ Microbiol, 2018, 20(9): 3442–3456. DOI: 10.1111/1462-2920.14390 |
[6] | ZHANG D X, KANG Y H, ZHAN S, et al. Effect of Bacillus velezensis on Aeromonas veronii-induced intestinal mucosal barrier function damage and inflammation in crucian carp (Carassius auratus)[J]. Front Microbiol, 2019, 10: 2663. DOI: 10.3389/fmicb.2019.02663 |
[7] |
吴同垒, 单晓枫, 孟庆峰, 等. 维氏气单胞菌研究进展[J]. 中国兽药杂志, 2011, 45(7): 41–44.
WU T L, SHAN X F, MENG Q F, et al. Advances in Aeromonas veronii[J]. Chinese Journal of Veterinary Drug, 2011, 45(7): 41–44. (in Chinese) |
[8] | KUMAR N, SINGH N P. Effect of dietary selenium on immuno-biochemical plasticity and resistance against Aeromonas veronii biovar sobria in fish reared under multiple stressors[J]. Fish Shellfish Immunol, 2019, 84: 38–47. DOI: 10.1016/j.fsi.2018.09.065 |
[9] |
胡萌.江苏地区气单胞菌分离鉴定及强毒株生物学特性分析[D].南京: 南京农业大学, 2012.
HU M. Isolation and identification of Aeromonas from Jiangsu and characterizations of virulent strains[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2012. (in Chinese) |
[10] | ELABD H, WANG H P, SHAHEEN A, et al. Astragalus membranaceus nanoparticles markedly improve immune and anti-oxidative responses; and protection against Aeromonas veronii in Nile tilapia Oreochromis niloticus[J]. Fish Shellfish Immunol, 2020, 97: 248–256. DOI: 10.1016/j.fsi.2019.12.025 |
[11] | HOAI T D, TRANG T T, VAN TUYEN N, et al. Aeromonas veronii caused disease and mortality in channel catfish in Vietnam[J]. Aquaculture, 2019, 513: 734425. DOI: 10.1016/j.aquaculture.2019.734425 |
[12] |
龚倩, 高淑琴, 单晓枫, 等. 框镜鲤致病性维氏气单胞菌的分离鉴定[J]. 中国预防兽医学报, 2010, 32(12): 981–983.
GONG Q, GAO S Q, SHAN X F, et al. Isolation and identification of pathogenic Aeromonas veronii from Cyprinus carpio[J]. Chinese Journal of Preventive Veterinary Medicine, 2010, 32(12): 981–983. (in Chinese) |
[13] |
李槿年, 马彤彤, 房慧, 等. 草鱼源致病性维氏气单胞菌的鉴定及其黏附特性分析[J]. 安徽农业大学学报, 2019, 46(4): 603–609.
LI J N, MA T T, FANG H, et al. Identification of pathogenic Aeromonas veronii isolated from grass carps (Ctenopharyngodon idella) and analysis of its adhesion characteristics[J]. Journal of Anhui Agricultural University, 2019, 46(4): 603–609. (in Chinese) |
[14] |
胡天野.健康乌鳢体内两种气单胞菌的分离、鉴定及其毒力基因检测[D].长春: 吉林农业大学, 2013.
HU T Y. Isolation, identification and virulence genes detection of two kinds of Aeromonas isolated from healthy Channa argus[D]. Changchun: Jilin Agricultural University, 2013. (in Chinese) |
[15] | EL LATIF A M A, ELABD H, AMIN A, et al. High mortalities caused by Aeromonas veronii: identification, pathogenicity, and histopathologicalstudies in Oreochromis niloticus[J]. Aquaculture International, 2019, 27(6): 1725–1737. DOI: 10.1007/s10499-019-00429-8 |
[16] |
朱成科, 向桢, 叶华, 等. 黄颡鱼致病性维氏气单胞菌的分离鉴定[J]. 西南大学学报:自然科学版, 2013, 35(5): 37–42.
ZHU C K, XIANG Z, YE H, et al. Isolation and identification of pathogenic Aeromonas veronii from Yellow Catfish Pelteobagrus fulvidraco[J]. Journal of Southwest University:Natural Science Edition, 2013, 35(5): 37–42. (in Chinese) |
[17] | DE S, JAGODA S S S, HONEIN K, ARULKANTHAN A, et al. Genome sequencing and annotation of Aeromonas veronii strain Ae52, a multidrug- resistant isolate from septicaemic gold fish (Carassius auratus) in Sri Lanka[J]. Genom Data, 2017, 11: 46–48. DOI: 10.1016/j.gdata.2016.11.011 |
[18] |
陆梦莹, 胡秀彩, 吕爱军, 等. 鲶源维氏气单胞菌的分离鉴定及药敏特性[J]. 大连海洋大学学报, 2017, 32(5): 563–567.
LU M Y, HU X C, LV A J, et al. Isolation, identification and susceptibility of Aeromonas veronii from diseased northern sheatfish Silurus soldatovi[J]. Journal of Dalian Ocean University, 2017, 32(5): 563–567. (in Chinese) |
[19] |
黎炯, 叶星, 卢迈新, 等. 罗非鱼维氏气单胞菌的分离鉴定和药敏试验[J]. 水生态学杂志, 2011, 32(3): 132–136.
LI J, YE X, LU M X, et al. Isolation and identification of Aeromonas veronii from infected tilapia fry and analysis of its drug sensitivity[J]. Journal of Hydroecology, 2011, 32(3): 132–136. (in Chinese) |
[20] |
任燕, 高彩霞, 曾伟伟, 等. 两株草鱼源维氏气单胞菌菌株的主要表型特征及致病力比较[J]. 中国预防兽医学报, 2019, 41(2): 145–150.
REN Y, GAO C X, ZENG W W, et al. Pathogenicity and main phenotype characteristics of two Aeromonas veronii isolated from diseased grass carp[J]. Chinese Journal of Preventive Veterinary Medicine, 2019, 41(2): 145–150. (in Chinese) |
[21] |
张飘, 胡安东, 杨霞, 等. 一株草鱼维氏气单胞菌的分离鉴定及毒力基因分析[J]. 中国畜牧兽医, 2020, 47(3): 848–855.
ZHANG P, HU A D, YANG X, et al. Isolation identification and virulence gene analysis of a grass carp Aeromonas veronii[J]. China Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2020, 47(3): 848–855. (in Chinese) |
[22] | JU A Q, YANG S B, ZHANG H P, et al. Construction and immune efficacy of recombinant Lactobacillus casei strains expressing Malt from Aeromonas veronii[J]. Microb Pathog, 2020, 141: 103918. DOI: 10.1016/j.micpath.2019.103918 |
[23] | FOYSAL J, MOMTAZ F, ALI H, et al. Molecular characterization and interactome analysis of aerolysin (aer) gene from fish pathogen Aeromonas veronii:the pathogenicity inferred from sequence divergence and linked to histidine kinase (che A)[J]. J Fish Dis, 2019, 42(4): 465–475. DOI: 10.1111/jfd.12954 |
[24] |
朱利霞, 王洪彬, 赵希艳, 等. 水貂源肺炎克雷伯菌分离鉴定与药敏试验[J]. 动物医学进展, 2019, 40(9): 122–127.
ZHU L X, WANG H B, ZHAO X Y, et al. Isolation, identification and drug susceptibility test of Klebsiella pneumoniae in mink[J]. Progress in Veterinary Medicine, 2019, 40(9): 122–127. (in Chinese) |
[25] | SREEDHARAN K, PHILIP R, SINGH I S B. Characterization and virulence potential of phenotypically diverse Aeromonas veronii isolates recovered from moribund freshwater ornamental fishes of Kerala, India[J]. Antonie Van Leeuwenhoek, 2013, 103(1): 53–67. DOI: 10.1007/s10482-012-9786-z |
[26] | YANG B T, SONG H C, AN D J, et al. Functional analysis of preA in Aeromonas veronii TH0426 reveals a key role in the regulation of virulence and resistance to oxidative stress[J]. Int J Mol Sci, 2020, 21(1): 98. |
[27] |
胡安东, 杨霞, 张飘, 等. 水生动物维氏气单胞菌病概述[J]. 贵州畜牧兽医, 2019, 43(2): 39–42.
HU A D, YANG X, ZHANG P, et al. Summary of aquatic animals with Aeromonas veronii[J]. Guizhou Journal of Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2019, 43(2): 39–42. (in Chinese) |
[28] | TAO L T, KANG Y H, ZHANG L, et al. Cadaverine reverse transporter (CadB protein) contributes to the virulence of Aeromonas veronii TH0426[J]. Int Microbiol, 2020. DOI: 10.1007/s10123-020-00120-6 |
[29] |
康元环, 张冬星, 杨滨僮, 等. 维氏气单胞菌最新研究进展[J]. 中国人兽共患病学报, 2018, 34(5): 452–459, 465.
KANG Y H, ZHANG D X, YANG B T, et al. Latest research progress on Aeromonas veronii[J]. Chinese Journal of Zoonoses, 2018, 34(5): 452–459, 465. (in Chinese) |
[30] | CHEN C, YANG B T, RAZA S H A, et al. Role of Myeloperoxidase of northern snakehead (Channa argus) in Aeromonas veronii infection[J]. Microb Pathog, 2019, 135: 103622. DOI: 10.1016/j.micpath.2019.103622 |