解析：黑斑蛙養(yǎng)殖中腦膜炎疾病(青蛙“歪頭病”)的致病機理

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黑斑蛙（Pelophylax nigromaculatus）俗稱田雞、青蛙，屬蛙科、側褶蛙屬的兩棲動物，廣泛分布于我國各地區(qū)（除海南、云南、臺灣地區(qū)）。野生黑斑蛙為國家二級保護動物，以稻田、水塘等水域為繁殖生存和捕食活動的主要場所。隨著養(yǎng)殖規(guī)模的擴大、集約化程度的不斷提高，其疾病也頻繁發(fā)生，但對黑斑蛙相關疾病的研究報道較少。

近二十年來，隨著蛙類人工養(yǎng)殖業(yè)的興盛，一種傳染性蛙類疾病在養(yǎng)殖場中頻繁爆發(fā)。近年來，“歪頭病”在黑斑蛙養(yǎng)殖區(qū)連年大規(guī)模暴發(fā)，并造成極高的發(fā)病率和死亡率，而且難以防治，成為影響黑斑蛙養(yǎng)殖的重要阻礙。

病蛙表現出歪頭、運動平衡喪失、眼部晶狀體混濁或充血、畏光、身體水腫等癥狀，繼而發(fā)生爆發(fā)性地死亡。這種傳染性疾病俗稱為蛙“腦膜炎”、“白內障”或“歪頭病”。從九十年代開始，歪頭病的爆發(fā)從福建、海南等沿海地區(qū)逐漸向內陸地區(qū)擴散，受危害的養(yǎng)殖蛙類包括牛蛙（Lithobates catebianus）、虎紋蛙(Hoplobatrachus chinensis)、黑斑蛙(Pelophylax nigromaculatus)、棘胸蛙(Quasaipaa spinosa)和棘腹蛙(Quasipaa boulengeri)等重要的經濟物種，在對養(yǎng)殖戶造成巨大經濟損失的同時，也帶來新的食品安全問題。

已有的研究表明，蛙類歪頭病的致病因子為細菌，目前已經從各類病蛙中鑒定出十幾株病原菌，包括：米爾伊麗莎白菌（Elizabethkingia miricola）、腦膜膿毒性伊麗莎白菌（E. meningoseptica）、肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）、醋酸鈣不動桿菌（Acinetohacter calcoaceticus）等，并以伊麗莎白菌屬最為常見。這些菌株多為多重耐藥菌，其中一些菌株（如米爾伊麗莎白菌）與人類臨床分離株（可引起新生兒腦膜炎）具有較高的親緣關系。

當前，雖然對于歪頭病致病因子的鑒定工作取得了一定進展，但其病理機制卻極少有研究，且我們對于健康蛙類所攜帶的本底病原菌的豐度及其潛在感染途徑等均不了解，這些研究的空缺使得養(yǎng)殖蛙類歪頭病的防治工作遲遲無法取得進展。

據近年來的養(yǎng)殖反饋統(tǒng)計，“歪頭病”成為眾多養(yǎng)殖戶心頭最難解決的問題之一，為什么黑斑蛙的“歪頭病”難以治療？到底是何種原因導致該種病原對多種藥物產生耐藥性？一篇名為《Microbiomic and transcriptomic insight into the pathogenesis of meningitislike disease in cultured Pelophylax nigromaculatus》（運用微生物組和轉錄組解析黑斑蛙養(yǎng)殖中腦膜炎疾病的致病機理，發(fā)表于水產領域經典期刊Aquaculture）的文章或許可以給予我們思考。

中國科學院成都生物研究所江建平研究團隊的朱未、常利明和趙春霖調查了四川境內養(yǎng)殖黑斑蛙（俗稱青蛙）的歪頭病爆發(fā)情況。發(fā)現疾病爆發(fā)的蛙場內至少存在兩種類型的病蛙：其中一種僅表現出歪頭的癥狀，其運動平衡喪失，大量溺死；另一種同時表現出歪頭、白內障和浮腫等癥狀，繼而于陰暗處病死（圖1）。

圖1 不同癥狀的病蛙和微生物組成分析

通過比較無癥狀個體、歪頭個體和“歪頭+白內障”個體的腦、眼球和消化道菌群發(fā)現，米爾伊麗莎白菌是這些病蛙的致病因子，其在兩種病蛙的腦中均具有很高的豐度，而僅在“歪頭+白內障”個體的眼球中具有高豐度。

所有個體的消化道菌群中米爾伊麗莎白菌的豐度極低，說明其從消化道感染黑斑蛙的可能性較低。值得注意的是，多種其他類型的歪頭病致病菌亦存在于養(yǎng)殖黑斑蛙的體表或腸道中，雖然其不是此次疾病爆發(fā)的致病因子，但是卻有引起歪頭病爆發(fā)的潛在可能。

圖2 轉錄組學分析

由圖2可知，腦（Brain）轉錄組的變異可以區(qū)分三種黑斑蛙，肝臟（Liver）轉錄組的變異可以區(qū)分有癥狀和無癥狀的黑斑蛙，而肌肉（Muscle）轉錄組的變異不能區(qū)分不同癥狀的黑斑蛙。

組織病理學分析發(fā)現，歪頭個體表現出明顯的腦膜血管充血，而“歪頭+白內障”個體還額外表現出明顯的軟腦膜淋巴細胞滲透以及中樞神經系統(tǒng)損傷；兩種病蛙均出現肝臟脂肪儲備降低的現象。

圖3組織病理學切片

圖注：PM：軟腦膜；VC：血管充血；LE：白細胞外滲；TL：組織病變；PSE：血管周圍空間擴張；LD：脂滴

病蛙與無癥狀個體的主要基因表達差異存在于腦組織中，且這些差異基因主參與免疫反應，病蛙表現出免疫識別（NOD-like receptor signaling pathway and Toll-like receptor signaling pathway）、發(fā)炎反應（TNF signaling pathway and Cytokine-cytokine interaction）和適應性免疫應答（B cell receptor signaling pathway）的全面激活。兩類病蛙的基因表達在腦組織和肝臟中存在明顯差異。

圖4 典型癥狀的病理機制

在腦組織中，“歪頭+白內障”個體表現出強烈的天然免疫和炎癥應答，且急性期蛋白的轉錄水平顯著升高；在肝臟中，“歪頭+白內障”個體同樣表現出更顯著的急性期蛋白表達上調和能量代謝基因下調。這些結果共同提示兩種病蛙處于腦部感染的不同病理階段。

結合人細菌性腦膜炎的病程，我們推測歪頭個體處于軟腦膜侵入和感染的早期，還未引發(fā)腦膜炎；由于未發(fā)現歪頭個體的肌肉存在明顯的病理和基因轉錄變化，因此我們推測歪頭癥狀和運動失衡可能是源于神經系統(tǒng)感染。而在“歪頭+白內障”個體中，感染已經引起腦膜炎，其所伴隨的系統(tǒng)性發(fā)炎可導致“血眼屏障”的突破（眼部感染）和組織水腫，進而解釋了為何“白內障”癥狀的出現可以預測腦膜炎的發(fā)生（圖4）。

基于這些結果，為歪頭病的預防提出以下三點建議：

基于這些結果，我們?yōu)橥犷^病的預防提出以下幾點建議：

1.出現歪頭癥狀時病原菌已入侵腦膜，抗生素治療所導致的細菌裂解可能促進炎癥反應，加速病蛙的死亡，因此該疾病應以預防為主；

2.由于多種致病菌被黑斑蛙正常攜帶，監(jiān)測黑斑蛙體表及養(yǎng)殖環(huán)境的微生物組成和豐度或可預測歪頭病暴發(fā)的風險；

3.有研究表明兩棲動物在暴露于某些滅活的病原物之后仍可獲得免疫記憶，而伊麗莎白菌感染可激活黑斑蛙的適應性免疫，我們或可嘗試使用滅活病原菌暴露的方式提前激活黑斑蛙對該病原菌的的免疫能力。

(來源：中國科學院成都生物研究所 授漁水產）

(綜合：西南漁業(yè)網）

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