养殖池塘亚硝酸盐的来源(东南亚水产养殖物种中潜在的GBS病毒)(1)

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20世纪60年代,B组链球菌(GBS)或链球菌在美国和欧洲成为新生儿感染的主要原因。根据2021年的一份报告,现在撒哈拉以南非洲和南亚的疾病负担最高。除了新生儿败血症、脑膜炎和神经发育障碍外,GBS还有助于早产、死产和产妇败血症。

自20世纪90年代和2000年代以来,GBS越来越被认为是非怀孕成年人的病原体,它会导致侵入性疾病、肺炎、尿路感染以及皮肤和软组织感染。GBS在人类中引起的一系列疾病表现的最新补充是食源性疾病,这可能导致脑膜炎和骨关节炎,2015年在新加坡首次被识别,并归因于序列类型(ST)283。

这种ST以前与香港的成人侵袭性疾病有关,与新加坡一样,在20世纪90年代末出现了成人GBS脑膜炎。虽然GBS是一种重要的病原体,但相当大比例的男性和女性也无症状携带该生物体,特别是在直肠、尿道/阴道或咽部(分别占19%、14%和4%)。

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在新加坡爆发食源性GBS ST283疾病后进行的系统发育研究表明,ST283的出现可以追溯到20世纪80年代,当时水产养殖开始加剧。大约在那个时候,GBS最初被明确描述为养殖水生动物的病原体,特别是在养殖牛蛙中。

鳍鱼的爆发直到21世纪才被确认,一些最早的报告与科威特的养殖鲷鱼和鲷鱼有关。随后,在哥伦比亚、马来西亚和包括泰国和越南在内的许多其他国家的养殖罗非鱼(Oreochromis spp.)中爆发了疫情。

此后,GBS已成为罗非鱼的主要病原体,根据吨位计算,罗非鱼是全球第三种最常养殖的鱼类。新加坡的食源性GBS ST283爆发与罗非鱼没有具体联系,但鱼种的潜在误认和收获后的交叉污染使原始来源的识别变得复杂。

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虽然全基因组测序越来越多地用于专业研究或公共卫生实验室的GBS表征,但GBS最广泛使用的分型系统是血清分型和多位点序列分型(MLST),这是用于定义ST的系统。目前,已识别出十种血清型,血清型III中有四种亚型,根据囊位点核苷酸序列确定。ST的数量继续增加,在撰写本文时确认了2000多个ST。

与人类GBS相比,血清型Ib/CC552的基因组大小较小,其仅在青蛙和鱼类中出现。相比之下,CC7和CC283与鱼类和人类疾病有关。ST7在日本引起了几例新生儿脑膜炎。它也是动物的多宿主病原体,包括水生哺乳动物(bottlenose海豚)和几种鱼类(乌鱼、鲷鱼、罗非鱼)。

此外,新生儿脑膜炎临床病例的人类ST7已被用于诱导罗非鱼的实验性感染。到目前为止,没有证据表明ST7从鱼类自然传播给人类,反之亦然。相比之下,对于ST283,食源性鱼类对人类的传播在新加坡有据可查。

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此外,越来越多的证据表明,ST283助长了泰国成人GBS败血症的负担。然而,泰国鱼类中的GBS感染主要归因于ST7,这引发了人们对该国人类ST283感染的起源的质疑。从越南的鱼类中报告了ST283,两国之间的鱼类贸易提供了一个潜在的解释。

目前的研究旨在提高我们对泰国和越南水生物种中GBS的空间、时间和宿主物种分布的理解,这些物种是东亚和东南亚罗非鱼的四大生产者之一。在没有前瞻性监测系统的情况下,我们通过回顾性分析水产养殖专家在调查疾病爆发期间获得的GBS分离物收藏品来做到这一点。

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一、样品和分离物

在泰国,从2006年到2019年,GBS分离物(n = 35)是从农民提交给泰国马希多尔大学兽医水生动物研究和医疗保健单位(VAARHU)的水生动物样本中获得的,或在农场收集并在运输媒体中运输到VAARHU。它们来自14个地理位置,包括来自泰国中部9个省的25个隔离区,来自泰国东部3个省的8个隔离区,以及来自泰国西部2个省的2个隔离区。

宿主物种包括两栖动物(东亚牛蛙,也被称为中国食用青蛙或台湾青蛙;Hoplobatrachus rugulosus,n = 2)和鳍鱼,即尼罗河罗河罗非鱼(Oreochromis niloticus(Linnaeus,1758),n = 13),红罗非鱼(Oreochromis除了可以在淡水、咸水或海水中种植的巴拉蒙迪外,其他都是淡水物种。肾脏、肝脏和脑组织的样本被镀在色带状大豆琼脂(TSA;BD Difco,Fisher Scientific,Loughborough,英国)上,并在28至30°C的气中培养24至48小时。

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TSA上纯或显性培养物的分离物是亚培养的,最初具有表型特征。在血琼脂上形成小(1-2毫米)白色菌落的革兰氏阳性球菌是非活动性、过氧化氢酶阴性、血清组B阳性、β溶血性和CAMP阳性,在−80 °C下作为S. agalactiae存档。如果最后两项测试呈阴性或不确定,则分子鉴定下详细的聚合酶链式反应(PCR)证实了物种身份。

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二、对CC7和ST283的检测

根据全基因组测序,所有分离株都被确认为S. agalactiae。几乎一半的泰国分离株属于ST283(n = 16),其余属于CC7(n = 19,包括18 ST7和1 ST500)。根据Metcalf方法,ST283分离株属于血清型III。

从地理上讲,CC7和ST283在泰国分布相当广泛,分别在12个和9个地点进行了检测。在有多个分离株的七个地点,两个分支共存。

在时间上,CC7和ST283也表现出广泛和重叠的分布,从2007年到2019年检测到CC7分离物(包括),从2006年到2019年检测到ST283(包括)。这两个分支都是从两栖动物(青蛙)、巴拉蒙迪、尼罗河罗河罗非鱼和红色罗非鱼中分离出来的,而从湄公河巨型鲶鱼中分离出来的单一分离属于ST283。

在越南,CC7和ST283分别在湄公河沿岸的两到三个省被发现。在香水河沿岸的两个农场检测到CC552的分离物,而在该地区没有检测到CC7或CC283分离物。由于所有分离株都是在2018-2019年从罗非鱼中收集的,因此无法分析越南分离株的宿主物种变异和时间趋势。

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在CC中,分离株按国家分组,尽管在国家内部有一些遗传异质性。毒力基因scpB-lmb仅在泰国的分离物中检测到(n = 13),并且仅在含有噬菌体整合酶的基因组中检测到,即ST7中的GBSInt3或ST283中的GBSInt1加上GBSInt7。

相反,四环素耐药性决定因素tet(M)几乎完全存在于越南的分离物中,而且通常没有检测到噬菌体整合酶。在没有scpB-lmb的情况下,13个分离株含有噬菌体积分,在ST7(n = 2;泰国)以及ST283(n = 9;两个国家)以及ST283(n = 2;两个国家)和ST283(n = 2;泰国)中检测到GBSInt1加GBSInt6.1。由于来自越南的分离物被农场聚类,因此没有尝试对国家之间的关联和感兴趣的遗传特征进行统计分析。

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三、GBS ST7和ST283的分布

我们展示了GBS ST7和ST283在泰国和越南养殖水生物种中广泛的地理、时间和宿主物种分布。这两种ST以前都与人类疾病有关,而ST283导致的严重侵袭性疾病被特别归因于新加坡和老挝的鱼类消费。

血清型III,更具体地说,ST283也与泰国的侵袭性疾病和脑膜炎有关,那里的侵袭性GBS疾病的发病率正在上升,但与鱼类消费的特定联系尚未得到证明。在我们目前的研究中,在泰国可追溯到2007年的GBS分离株中检测到ST283,并在多个宿主物种和省份中发现,这意味着它在该国的水产养殖物种中根深蒂固。

在越南,ST283是迄今为止在湄公河沿岸养鱼场中检测到的最常见的类型,湄公河是该国主要的鳍鱼水产养殖区。据报道,在越南,它也是人类GBS败血症的原因之一,尽管病例比例低于泰国,分别有13例(31%)中的4例和102例(72%)的人类GBS侵袭性病例中的73例。有趣的是,越南ST283分离株缺乏scpB-lmb,这与人类GBS的毒性有关。

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在泰国和越南的许多地方,ST283与ST7同时发生,这表明发生了多次GBS的引入,这意味着生物安全状况不佳。当在河流笼子系统或充满河水的陆地池塘中种植鱼类时,预防病原体的引入可能很困难,特别是如果病原体可以在水中存活。

废水和池塘水可以是GBS的存在场所,通过受污染的地表水接触水生动物已被多次描述。有趣的是,ST283在泰国的河笼式罗非鱼养殖场中很常见,但在土塘系统中没有发现。香水河沿岸的笼式罗非鱼养殖场中还没有ST283的证据。

因此,有机会通过生物安全措施保护香水河免受这种GBS菌株的侵害。这可能包括使用当地生产的鱼苗和幼鱼,或从GBS或ST283自由区域或设施采购幼鱼,就像目前的做法一样。

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沿着香水河,发现了属于CC552的ST。CC552是全球鱼类中分布最广泛的GBS品种,在来自非洲、澳大利亚、南美洲、欧洲和亚洲的养殖、野生和业余鱼类中被发现。

由于还原进化、毒力基因的丧失以及无法在哺乳动物体温下生长,这种CC的成员不是人类病原体。虽然CC552在全球范围内很普遍,但在泰国没有检测到它。这不太可能是该方法的产物,因为初级培养是在28°C下进行的,溶血性、CAMP阳性(CC7、CC283)和非溶血性、CAMP阴性(CC552)分离株都有资格被纳入研究。

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泰国从水生物种中分离出来的最常见的GBS类型是ST7。这与该国之前的一些报告一致。相比之下,其他报告描述了ST283的主导地位。ST7也是英语文献中提到的关于中国水产养殖物种的主要GBS菌株。

这包括泰国几种具有ST7阳性的鱼种(tilapia,巨型鲈鱼),以及其他鱼类,包括但不限于乌鱼(Mugil cephalus),银鲈鱼(Bidyanus bidyanus),日本海鲈鱼(Lateolabrax Japonicus),玉鲈鱼(Scortum barcoo),条纹在菲律宾,从鱼类中分离出来的血清型Ia可以被认为是CC7,是养殖罗非鱼中的主要类型,偶尔会检测到血清型Ib,相当于CC552。

相比之下,ST7在越南很罕见。观察到的分布背后的驱动因素是未知的。考虑到迄今为止的大多数科学文献是基于被动而不是主动监测,即依赖于报告鱼类疾病爆发和死亡率,不同分支的空间分布和进化起源的完整图景尚未确定。

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四、结论

在进行这项研究时,我们主要关注的是人类致病性GBS在东南亚水产养殖物种中广泛流行的可能性。尽管我们记录了ST7和ST283在比之前报告的更广泛的宿主物种、年份和地点的发生情况,但我们没有检测到在任何ST7分离株或任何越南ST283分离株中存在关键的人类毒力因子scpB-lmb。

据我们所知,缺乏鱼类传播的人类ST7感染病例的报告,或者在越南,人类侵入性ST283感染的报告数量有限,这与泰国的ST283的情况形成鲜明对比。

可以想象,在最初从人类到鱼类的溢出之后,收购了MGE(第3号轨迹),允许水生种群的扩张和MGE(scpB-lmb)的损失,这为人类而不是水生GBS提供了生存优势,增加了溢出宿主的适应性,并降低了溢出回原始宿主的风险。

考虑到人类共生GBS的高流行率,GBS对水产养殖物种的影响,以及GBS的高基因组可塑性,可能会出现具有杂交毒性特征的新GBS菌株,并建议在水产养殖系统中积极监测GBS菌株。

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参考文献:

1、Streptococcus agalactiae clones infecting humans were selected and fixed through the extensive use of tetracycline. Da Cunha V., Davies M.R., Douarre P.E., Rosinski-Chupin I., Margarit I., Spinali S., Perkins T., Lechat P., Dmytruk N., Sauvage E., et al. Nat. Commun.

2、Group B Streptococcus infection during pregnancy and infancy: Estimates of regional and global burden. Gonçalves B.P., Procter S.R., Paul P., Chandna J., Lewin A., Seedat F., Koukounari A., Dangor Z., Leahy S., Santhanam S.

3、Increasing burden of invasive group B streptococcal disease in nonpregnant adultsSkoff T.H., Farley M.M., Petit S., Craig A.S., Schaffner W., Gershman K., Harrison L.H., Lynfield R., Mohle-Boetani J., Zansky S., et al.

4、Group B Streptococcus in surgical site and non-invasive bacterial infections worldwide: A systematic review and meta-analysis. Collin S.M., Shetty N., Guy R., Nyaga V.N., Bull A., Richards M.J., van der Kooi T.I., Koek M.B., De Almeida M., Roberts S.A., et al. Int. J. Infect.

5、Identification of a Streptococcus agalactiae serotype III subtype 4 clone in association with adult invasive disease in Hong Kong. Ip M., Cheuk E.S., Tsui M.H., Kong F., Leung T.N., Gilbert G.L. J. Clin. Microbiol. 2006

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