Cryptocaryon irritans和Vibrio harveyi的共感染会损害橙斑石斑鱼(Epinephelus coioides)的渗透调节和呼吸功能

时间:2026年1月19日
来源:Fish & Shellfish Immunology

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双感染模型显示弧菌与白点病虫共感染加剧了橙斑鲈鱼的死亡率,并引发鳃和肾脏的病理改变及生理功能失衡。

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赖学丽|唐浩然|吴慧成|李彦伟|丹雪明|莫泽全
广东省、香港和澳门地区海洋生物资源保护与利用联合实验室,华南农业大学海洋科学学院岭南现代农业实验室,中国广州

摘要

Cryptocaryon irritansVibrio harveyi 是常见的寄生虫和细菌病原体,会感染如橙斑石斑鱼(Epinephelus coioides)等海水养殖鱼类,导致严重的经济损失。流行病学证据表明,V. harveyi 通常会在感染 C. irritans 的硬骨鱼类中引发继发性细菌感染。然而,C. irritansV. harveyi 共感染的致病机制尚不清楚。在本研究中,我们建立了一种体内共感染模型,发现这种共感染增加了石斑鱼的死亡率并促进了 V. harveyi 的复制。血液涂片分析显示,共感染石斑鱼中的白细胞(包括单核细胞、淋巴细胞和中性粒细胞)比例显著增加。组织病理学和超微结构观察发现,共感染引起了鳃和肾部的病理变化,鳃部产生过多黏液,肾脏发生细胞凋亡。酶谱分析显示,共感染石斑鱼的血清离子和蛋白质、呼吸酶以及渗透调节酶发生了显著变化。此外,对外周氧饱和度和渗透压的检测表明,共感染石斑鱼的死亡与窒息和渗透压失衡有关。因此,我们的研究有助于进一步探讨 C. irritansV. harveyi 在橙斑石斑鱼中共感染的致病机制。

引言

共感染是指同一宿主体内同时存在两种或两种以上遗传上不同的病原体(包括寄生虫、细菌、病毒和真菌)的感染。在水产养殖中,共感染已成为影响全球鱼类健康的普遍问题[1]。多种病原体的共感染会提高病原体的致病性,增加死亡率,并使鱼类群体的治疗变得更加复杂,从而导致水产产业遭受重大经济损失[2,3]。此外,多种病原体之间的相互作用通常会产生协同或拮抗效应。协同效应表现为,第一种病原体引起的宿主免疫抑制可能导致后续感染,进而加重疾病严重程度和死亡率[4]。例如,同时感染 Edwardsiella ictaluridIchthyophthirius multifiliis 的鲶鱼表现出由这两种病原体共同引起的临床症状,其死亡率高于单一病原体感染[5]。在 Trachinotus ovatus 中,红石斑鱼神经坏死病毒(RGNNV)和 V. rotiferianus 的共感染显著降低了肝脏、脾脏和脑组织的免疫因子水平,抑制了初始的炎症反应并减弱了主要免疫细胞的活性[6]。
纤毛原生动物 Cryptocaryon irritans(Brown, 1951)是一种外寄生虫,可感染大多数海洋鱼类,导致隐核病或“海洋白斑病”,造成重大经济损失[[7], [8], [9]]。C. irritans 寄生在硬骨鱼体的表面组织上,形成针头大小的白色结节,并引发诸如游动异常、食欲减退、黏液分泌过多、皮肤变色、角膜浑浊、鳍部破损和鳃部苍白等临床症状。此外,感染 C. irritans 的海洋鱼类死亡可能与窒息、渗透压失衡、过度炎症反应和/或继发性细菌感染有关[[10], [11], [12], [13]]。Vibrio harveyi 是属于 Vibrionaceae 科的常见革兰氏阴性细菌,被认定为多种海洋鱼类和无脊椎动物的高致病性病原体[[14], [15], [16]]。此外,V. harveyi 的宿主范围仍在不断扩大。先前的研究表明,V. harveyi 也在淡水鱼类和人类体内被分离和鉴定[17,18]。感染 V. harveyi 会导致鱼类严重死亡,感染症状通常包括眼部病变、胃肠炎和肌肉坏死[[19], [20], [21], [22]]。
最近,已有文献报道 C. irritansV. harveyi 与其他海洋硬骨鱼病原体的共感染。C. irritansLactococcus garvieae 的共感染在 T. ovatus 中引起了大规模死亡和严重的病理变化。另有研究指出,红石斑鱼神经坏死病毒(RGNNV)和 V. harveyi 的共感染增加了 Epinephelus coioides 的死亡率[23,24]。V. harveyi 被发现是 C. irritans 的内共生体,可能导致硬骨鱼发生继发性细菌感染[12]。C. irritans 会通过破坏皮肤屏障增加硬骨鱼对细菌的易感性。在 V. harveyi 与其他病原体的共感染过程中,感染鱼类的死亡率和肝脏、脾脏、眼睛、肾脏和大脑的病理变化更为严重。有证据表明,V. harveyi 会抑制 RGNNV 诱导和中性粒细胞的迁移,导致共感染硬骨鱼的中性粒细胞数量显著减少[[24], [25], [26]]。根据我们的流行病学调查和病例报告,从感染 C. irritans 的鱼类中分离出了 V. harveyiV. brasiliensisV. alginolyticusV. vulnificusE. tardaPhotobacterium damselaeStaphylococcus epidermidisS. warneriL. garvieae 等细菌(2009年至2021年的数据已在先前出版物中报道[27])。其中,V. harveyi 的比例最高,表明其在 C. irritans 与硬骨鱼的共感染中起重要作用[[27], [28], [29], [30], [31]]。
橙斑石斑鱼(E. coioides)是华南地区水产养殖中具有商业价值的海洋鱼类,已被发现容易受到 C. irritansV. harveyi 的共感染[27]。然而,C. irritansV. harveyi 在石斑鱼中的致病机制仍不清楚。因此,为了进一步研究这两种病原体的共感染对石斑鱼的损害,我们在本研究中建立了 E. coioidesV. harveyiC. irritans 的共感染模型。我们进行了超微结构观察、细胞凋亡分析以及呼吸和渗透调节功能的评估。这些结果有助于加深我们对鱼类共感染发病机制的理解,为水产养殖中的疾病控制策略开发提供支持。

动物伦理

实验方案遵循了中国华南农业大学动物研究伦理委员会的指导原则进行。动物护理和处置符合该委员会的伦理准则(批准编号:2021G014)。

鱼类、寄生虫和细菌

橙斑石斑鱼(E. coioides)(平均体重24.2 ± 3.8克)和金 Pompano(T. ovatus)(平均体重631.5 ± 83.3克)购自中国广东省深圳市的一家健康养殖场

死亡率和临床症状

在感染试验开始时(感染后第1天),共感染组的一些鱼类出现了口腔发红、皮肤溃疡和尾部腐烂的临床症状,而 V. harveyi 组的一些鱼类也出现了类似的口腔发红现象。所有 C. irritans 组和共感染组的鱼类在感染后第2天开始出现“白斑”;2天后,滋养体从皮肤中释放出来。此外,一些鱼类在感染后1-6天内表现出食欲减退的常见病理症状。

讨论

寄生虫 C. irritans 和革兰氏阴性细菌 V. harveyi 均被认为是海洋鱼类的常见病原体[9,41]。本研究探讨了 C. irritansV. harveyi 共感染对石斑鱼健康的影响。我们确定了 E. coioidesC. irritansV. harveyi 共感染的感染情况。实验方案如图1所示。简而言之,橙斑石斑鱼通过浸泡方式被 C. irritans 感染(每条鱼感染9000个滋养体)

结论

本研究成功建立了 C. irritansV. harveyi 在石斑鱼中的共感染模型,证明这两种病原体在致病性和死亡率方面具有协同作用。此外,共感染还导致了鳃和肾脏的病理变化,呼吸功能和渗透调节能力的受损最终导致了石斑鱼的死亡。然而,这些观察结果背后的具体机制仍不清楚,需要进一步研究。

作者贡献声明

莫泽全:撰写 - 审稿与编辑、监督、概念构思;丹雪明:资金获取、资源协调、项目管理;赖学丽:撰写 - 初稿撰写、实验设计、数据管理;唐浩然:实验设计、方法学研究;吴慧成:实验设计、方法学研究;李彦伟:数据可视化、监督、项目管理。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本项工作得到了 广东省海洋经济发展专项基金(GDNRC [2024] 26)的支持。

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