Streptococcus iniae
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海豚链球菌 ( Streptococcus iniae ). An aquatic pathogen of global veterinary significance. 1. 2. 3. 5. 4. Introduction. Distribution. Identification. Prevention and therapy. Pathophysiology. Contents. Introduction. 日本首次证实链球菌能够侵袭危害养殖鱼类虹鳟 (Hoshina et al .).

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海豚链球菌 ( Streptococcus iniae )

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Presentation Transcript


Streptococcus iniae

海豚链球菌 (Streptococcus iniae)

An aquatic pathogen of global veterinary significance


Contents

1

2

3

5

4

Introduction

Distribution

Identification

Prevention and therapy

Pathophysiology

Contents


Introduction

Introduction

日本首次证实链球菌能够侵袭危害养殖鱼类虹鳟 (Hoshina et al.)

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

19世纪50年代

20世纪90年代

1976年

1958年

链球菌并非鱼类主要致病菌

海豚链球菌开始被人们所认知(Pier and Madin)


Introduction1

Introduction

  • 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

  • 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

  • (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

Distribution

  • North America

  • Middle East

Asia-Pacific


Distribution1

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)

North America

Tilapia and trout, Israel (Eldar et al., 1994)

Rabbitfish, Bahrain (Yuasa et al., 1999)

Middle East

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)

Asia-Pacific


Distribution2

Distribution

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

通过进口以色列罗非鱼产品输入

  • 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

America

Israel

通过80年代美国进口的亲鱼产卵

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


Distribution3

Distribution

银鼓鱼

罗璋等,2012

大泷六线鱼

冯春明,2009

牙鲆

程爽,2010

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

罗非鱼、海鲈、尖吻鲈

周素明等,2007,2012

张旭丽等,2009

斑点叉尾鮰

余晓丽等,2008

陈德芳,2011


Distribution4

Distribution

Lyretail grouper

European seabass

Hybrid striped bass

Parrot fish

Red drum

Chubb

Grunt

Black margate

Striped piggy

Barramundi

Barramundi cod

Gold spot cod

Snapper

Silver bream

Gilthead sea bream

Grey mullet

Channel catfish

Lizard fish

Tilapia

Hybrid tilapias

海豚链球菌

Rabbitfish

银鼓鱼

Ayu

Coho salmon

Amago salmon

Rainbow trout

大泷六线鱼

Japanese flounder

Puffer fish

Yellowtail

Amazon freshwater dolphin

Flying fox

Human


Identification

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


Identification1

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:0.2-0.8 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


Identification2

Identification

以单克隆抗体为基础的间接免疫荧光抗体技术

  • 特异PCR技术

  • 16S DNA

  • IctO基因

  • ITS序列

  • 细菌生理生化自动鉴定系统

细菌学检测

分子生物学检测

免疫学检测


Pathophysiology

Pathophysiology

Pier and Madin,1976;

Pier et al., 1978;

Bonar and Wagner, 2003

皮下脓肿

Dolphins

  • Cause different disease states depending on the type of hosts

脑膜炎和全眼球炎

高发病率和死亡率

Bromage and Owens, 2002

Fish

Weinstein et al., 1997;

Lau et al.,2003; Facklam et al., 2005

  • 蜂窝组织炎

  • 脑膜炎

Humans


Pathophysiology1

Pathophysiology

侵袭宿主细胞

黏附并侵袭宿主细胞

对宿主吞噬细胞具有亲和性

对抗吞噬细胞

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

分泌细胞毒素

直接破坏上皮细胞进入血管

并向其他组织扩散


Pathophysiology2

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)


Pathophysiology3

Pathophysiology

2001年Fulleret 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

证 明

海豚链球菌的致病性与其独特的基因图谱有关

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

  • 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


Pathophysiology4

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


Pathophysiology5

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


Pathophysiology6

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)


Pathophysiology7

Pathophysiology

荚 膜

  • 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)

致病菌株

共生菌株

荚膜操纵子图谱 (Locke et al., 2007)

荚膜与致病性可能密切相关


Pathophysiology8

Pathophysiology

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)

  • 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


Pathophysiology9

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)


Pathophysiology10

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

Prevention and therapy

1

药物治疗

2

  • 免疫防治

3

  • 改善环境


Prevention and therapy1

Prevention and therapy

85%

40%

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


Streptococcus iniae

Thank You !


Pathophysiology11

Pathophysiology

两种血清型(I和Ⅱ)的发现源于以色列对疫苗的使用

Primer p14 (5’GATCAAGTCC)

随机扩增多态性DNA标记(RAPD)技术来检测

1989-1995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 (Barehraehet al., 2001)

血清型

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(-)

生化指标


Prevention and therapy2

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 therapy3

Prevention and therapy

  • 以色列全球率先实行海豚链球菌疫苗应用计划,1995-1997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 therapy4

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

  • 华南农业大学 花鲈海豚链球菌灭活疫苗

  • 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


Prevention and therapy5

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


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