海豚链球菌 (Streptococcus iniae) An aquatic pathogen of global veterinary significance

Contents Introduction 1 Distribution 2 Identification 3 Prevention and therapy 5 Pathophysiology 4

Introduction 链球菌并非鱼 类主要致病菌 19 世纪 50 年代 1958 年 1976 年 20 世纪 90 年代 链球菌属细菌对鱼类的危 害凸显，海豚链球菌成为 全球重要的鱼类病原菌 日本首次证实链球菌 能够侵袭危害养殖鱼 类虹鳟 (Hoshina et al.) 海豚链球菌开始被人们 所认知 (Pier and Madin)

Introduction 到 2001 年，全球范围内 海豚链球菌感染造成经 济损失己超过 10 亿美元 仅 1997 年由海豚链球菌 引起的美国水产养殖业 损失估计在 1000 万美元， 全球损失估计 1 亿美元 (Shoemaker et al., 2001) 近年来，陆续有关于海豚链球菌引起哺乳动物和人 类的疾病报道 (Yuniarti, 2005; Lau et al., 2003, 2006) 全球至少 25 人感染海豚链球菌并表现临床病症，作为潜在 的 人畜共患病原 引起各国的高度重视 (Agnew et al., 2007)

Distribution North America Middle East Asia-Pacific

Distribution Dolphin, USA (Pier and Madin, 1976) Tilapia hybrids, USA (Perera et al., 1994) Human, Canada (Goh et al., 1998) Reef fish, Caribbean basin (Ferguson et al., 2000) Tilapia and trout, Israel (Eldar et al., 1994) Rabbitfish, Bahrain (Yuasa et al., 1999) Rabbitfish, Singapore (Foo et al., 1985) Tilapia, Taiwan (Eldar et al., 1994) Japanese flounder, Japan (Nguyen et al., 2002) Barramundi, Australia (Bromage et al., 2002) Human, Hong Kong, China (Lau et al., 2006) North America Middle East Asia-Pacific

Distribution 目前有关鱼类海豚链球菌在不同地域间 进行传播的方式尚不清楚，不知是通过 海洋水流还是国家之间水产品的进出口 Israel America 通过 80 年代美国 进口的亲鱼产卵 通过进口以色列 罗非鱼产品输入 首次报道养殖鱼类海豚链球菌病 在以色列爆发海豚链球菌病之后 首次出现鱼类海豚链球菌感染的时间 比美国首次发现海豚链球菌晚近十年

Distribution 红拟石首鱼 沈智华， 2005 罗非鱼 甘西等， 2007 李波等， 2008 邓显文等， 2010 斑点叉尾鮰 余晓丽等， 2008 陈德芳， 2011 罗非鱼、海鲈、尖吻鲈 周素明等， 2007,2012 张旭丽等， 2009 大泷六线鱼 冯春明， 2009 银鼓鱼 罗璋等， 2012 牙鲆 程爽， 2010

Distribution Ayu Coho salmon Amago salmon Rainbow trout Tilapia Hybrid tilapias Yellowtail Parrot fish Red drum Chubb Amazon freshwater dolphin Flying fox Human Lyretail grouper European seabass Hybrid striped bass Grunt Black margate Striped piggy Snapper Silver bream Gilthead sea bream Rabbitfish 银鼓鱼 Barramundi Barramundi cod Gold spot cod 大泷六线鱼 Japanese flounder Puffer fish Grey mullet Channel catfish Lizard fish 海豚链球菌

Identification 海豚链球菌 (Streptococcus iniae) 隶属于： 芽孢杆菌纲 (Bacilli) 乳杆菌目 (Lactobacillales) 链球菌科 (Streptococcaceae) 链球菌属 (Streptococcus) 1976 年， Pier 和 Madin 首次从亚马逊淡水海豚中分离并定种

Identification 革兰氏阳性 有时老龄菌呈革兰氏阴性 圆形或近圆形 直径： μm 链状排列 链长短与菌株和培养基有关 最适生长温度 37 ℃ 无鞭毛，不形成芽胞

Identification 免疫学检测 细菌生理生化 自动鉴定系统 分子生物学检测细菌学检测 特异 PCR 技术 16S DNA IctO 基因 ITS 序列 以单克隆抗 体为基础的 间接免疫荧 光抗体技术

Pathophysiology Cause different disease states depending on the type of hosts 蜂窝组织炎 脑膜炎 脑膜炎和全眼球炎 高发病率和死亡率 皮下脓肿 Dolphins Humans Fish Pier and Madin,1976; Pier et al., 1978; Bonar and Wagner, 2003 Weinstein et al., 1997; Lau et al.,2003; Facklam et al., 2005 Bromage and Owens, 2002

Pathophysiology 侵袭宿主细胞 对抗吞噬细胞 分泌细胞毒素 黏附并侵袭宿主细胞 对宿主吞噬细胞具有亲和性 直接破坏上皮细胞进入血管 并向其他组织扩散 防止被氧化杀灭，能在吞噬细胞中存活繁殖 利用吞噬细胞的保护逃避宿主免疫系统 从而进入深层组织、血液以及中枢神经系统

Pathophysiology 海豚链球菌是非条件致病菌，侵袭能力较强 但并非所有的都是致病株，存在不致病的共生菌株 推测：存在一种或 多种特异基因编码 的毒力因子决定着 海豚链球菌致病性 致病株与非致病株 PFGE 图谱 (Weinstein et al., 1997)

Pathophysiology 2001 年 Fuller et al. 根据 Weinstein et al. 的结果，比较了 海豚链球菌致病菌株与共生菌株间致病力的差异 小鼠皮下感染模型 抗吞噬细胞清除 细胞毒性和细胞内侵袭 证 明 海豚链球菌的致 病性与其独特的 基因图谱有关 两类菌株均具有良好的黏附和侵袭功能 对吞噬细胞清除的抵抗和直接的细胞毒性才是致病关键

Pathophysiology simA, SiM protein Ig, 免疫球蛋白 Fibrinogen, 纤维蛋白原 C5a peptidase, 肽酶 C5a, 补体因子 IL-8, 白细胞介素 -8 SLS, 链球菌溶血素 S L, 淋巴细胞 E, 红细胞 N, 中性粒细胞 CAMP Factor, 穿孔毒素 CPS, 荚膜多糖 EPS, 胞外多糖 α–enolase, α– 烯醇化酶 fibrin clots, 纤维蛋白凝块

Pathophysiology SiM 蛋白 Baiano et al.(2008) 对海豚链球菌 (K288) 的 M 蛋白进行研究， 首次克隆出 simA (QMA0076) ，该基因长 1566 bp ，编码 由 521 个氨基酸组成，分子量为 57.5 kDa 的 SiM 蛋白 SiM 蛋白能够结合纤维蛋白原和免疫球蛋白 有利于细菌黏附上皮细胞和逃避吞噬细胞 海豚链球菌重要的毒力因子，主要的致病因子

Pathophysiology 链球菌溶血素 S 海豚链球菌溶血素 S 与局部组织损害有关 (Fuller et al., 2002) 缺乏 SLS 产物，海豚链球菌毒性显著衰减； SLS 能够促进细 胞黏附及侵袭能力，抵制吞噬细胞的吞噬，并且可以直接 导致细胞以及组织的损伤。 (Locke et al., 2007)

Pathophysiology 肉汤培养致病株能产生荚膜多糖，共生菌株不产生 (Fuller et al., 2001) 共生菌株 致病菌株 荚膜操纵子图谱 (Locke et al., 2007) 荚 膜 荚膜与致病性可能密切相关

Pathophysiology 荚 膜荚 膜 海豚链球菌荚膜可有效阻止宿主免疫分子结合的完成与 激活；血清Ⅱ型由于荚膜表面抗原覆盖率更高，具有 更 强的抗吞噬活性 (Barnes et al., 2003)血清Ⅱ型 产生 CPS 是海豚链球菌避免被吞噬细胞吞噬最有效的方 式之一 (Miller et al.,2005; Kanai et al.,2006; Locke et al.,2007) CPS 也能增强 SLS 的形成 (Locke et al., 2006) 荚膜有利于细菌侵袭宿主后迅速繁殖而致病

Pathophysiology 葡萄糖磷酸变位酶 葡萄糖磷酸变位酶与荚膜合成有关，它是由 pgmA 基因 编码的 571 个氨基酸的蛋白质 pgm 与海豚链球菌的毒力有重要的关系，在维持正常细 胞壁形态、荚膜表达和对抗宿主先天性免疫清除机制 上发挥着作用 (Buchanan et al., 2005) α– 烯醇化酶 通过激活纤溶酶原侵袭宿主进入组织 (Kim et al., 2007)

Pathophysiology C5a 肽酶 C5a 肽酶是由 scpI 基因编码的 123kDa 的蛋白质 通过水解嗜中性粒细胞化学诱导物补体因子 C5a ， 从而损伤宿主的抗侵袭能力 白细胞介素 -8 蛋白酶 IL-8 蛋白酶由 1631 个氨基酸构成， cepI 基因编码 通过水解趋化因子 IL-8 ，增强对嗜中性粒细胞的 抵抗，加重链球菌的感染

Prevention and therapy 1 1 药物治疗 免疫防治 改善环境

Prevention and therapy The cumulative mortality of E.bruneus fed with different doses of L.indica extract against S.iniae (Harikrishnan et al., 2011) 85% 40%

Primer p14 (5’GATCAAGTCC) 随机扩增多态性 DNA 标记 (RAPD) 技术来检测 年以色列分离到的海豚链球菌能扩增出 750bp 的条带 1997 年以后的新型海豚链球菌则不再含有 ( Barehraeh et al., 2001) Pathophysiology 两种血清型（ I 和Ⅱ）的发现源于以色列对疫苗的使用 血清Ⅱ型 血清 I 型 核糖 (-) 精氨酸双水解酶 (-) 核糖 (-) 精氨酸双水解酶 (-) 核糖 (+) 精氨酸双水解酶 (+) 核糖 (+) 精氨酸双水解酶 (+) 生化指标 血清型

Prevention and therapy  Dermal infections in freshwater dolphins have been successfully treated with antibiotics  The first animal responded to a 10-day course of penicillin and tylocin (Pier and Madin, 1976; Pier et al., 1978)  The third was eventually successfully treated with carbenicillin followed by erythromycin, but the course was continued for 13 weeks and recovery took over 18 months (Bonar and Wagner, 2003)

Prevention and therapy 以色列全球率先实行海豚链球菌疫苗应用计划， 年， 以色列将疫苗成功的应用到虹蹲的养殖，海豚链球菌引起的 病害死亡率从 50% 降低到 5% 短期的疗效后， 1997 年大批海豚链球菌感染病害重新暴发，新 分离株与之前海豚链球菌毒株生化特性存在差异，病理损伤 上也表现出新变化 美国在 1999 年开始研制海豚链球菌灭活苗，并在罗非鱼免疫保 护试验中取得了很好的保护效果；腹腔接种疫苗，相对保护 率达到 93.2%

Prevention and therapy 广西水产研究所 中山大学 西南大学 广东海洋大学 罗非鱼海豚链球 菌灭活疫苗研制 中科院海洋研究所对牙坪源海豚链球菌 SIPH 重组蛋白 构建了亚单位疫苗，并申请了专利 华南农业大学 花鲈海豚链球菌灭活疫苗

Prevention and therapy  High virulence levels and increased numbers of bacteria are often associated with an increase in water temperature, generally greater than 17 ℃  Deteriorating water quality, especially increased levels of ammonia, nitrate and nitrite, and dissolved oxygen levels less than 4 mg/ml also promote rapid spread and mortality  Increased fish density and other stresses are also contributing factors