VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Среди многочисленных бактерий, ежегодно заражающих рыб, Flavobacterium psychrophilum за последние годы вызывает большой интерес, как в экономической, так и в экологической сфере. F. psychrophilum встречается во всех водных экосистемах мира, особенно в пресной воде.

Этот возбудитель вызывает холодноводную бактериальную болезнь (bacterial coldwater disease (BCWD)), которую впервые описал Борг в 1948 году (Парамонова, 2012). В Европе данное заболевание называют «обжаренный синдром радужной форели» (rainbow trout fry syndrome (RTFS)). Инфекции, вызванные F. psychrophilum были обнаружены по всей Северной Америке, почти в каждой стране Европы, Австралии, Чили, Перу, Японии, Корее, и Турции. F. psychrophilum имеет по крайней мере три основных серотипа.

Бактериальная холодноводная болезнь, вызванная F. psychrophilum, встречается во всем мире, преимущественно у лососевых при искусственном выращивании. Все виды лососевых рыб считаются чувствительными к данному возбудителю, кроме того, холодноводную бактериальную болезнь можно встретить у таких рыб как угорь (Anguilla anguilla), карп (Cyprinus carpio), карась (Carassius carassius).

Заболевание может распространяться как горизонтальным путем, так и вертикальным.

Вспышки заболевания BCWD возникают при отрицательных температурах, когда температура воды колеблется от 4° до 20°C. Смертность может быть как очень низкой (1%) и непрерывной, так и достигать 75% при вспышках заболевания. Самый высокий показатель смертности составил 90% у радужной форели, 85% у семги.

Первичным очагом инфекции являются жабры и плавники, на которых образуются некротические проявления, также отмечается некроз тканей в области рта. Зараженные рыбы становиться вялыми, часто вздут живот и заполнен жидкостью, наблюдается пучеглазие. В связи с тяжелой анемией жабры, почки и селезенка часто бледные. При хронической форме инфицируется мозг или короткие части позвоночника. Flavobacterium psychrophilum может вызвать размягчение оболочек икры.

Способность возбудителя холодноводной болезни приобретать устойчивость к антибиотикам, вероятно, приводит к быстрому развитию резистентности к лечебным препаратам, а также к рецидивирующим инфекциям. Применяемые в настоящее время методы лечение рыб от данной инфекций малоэффективны.

Вирулентные формы условно-патогенных бактерий F. psychrophilum вызывают эпизоотии и массовую гибель при неблагоприятных или стрессовых для рыб условиях, способствующих повышению восприимчивости гидробионтов к инфекциям и усиливающих приспособляемость бактерий.

F. psychrophilum удавалось выделять из патологического материала лососевых, сомовых, карпа, карася и некоторых аквариумных рыб при температуре воды 4-10 °С. При холодноводной болезни у личинок рыб происходит коагуляция желтка, эрозия кожных покровов и желточного мешка. Гибель личинок может достигать 50 %. У мальков отмечают потемнение окраски тела, появление характерных поражений в виде белых пятен. У сеголетков отмечают эрозию спинного и хвостового плавников, гиперемию в области анального отверстия, некроз спинного плавника, хвостового стебля с оголением скелета, нижней челюсти. У годовиков выявляют разрушение кожи с оголением мышц на голове, челюстях, на разных участках тела, анемию и геморрагии жабр. Больные рыбы отказываются от корма. Гибель мальков, сеголетков и годовиков достигает 10-20 %. У форели первыми поражаются плавники, которые постепенно обесцвечиваются к основанию. Хвостовой плавник рыбы приобретает грязно-белый цвет. Иногда разрушение хвостового плавника развивается до такой степени, что обнажаются мышцы и позвоночник. У балтийского лосося поражения кожи могут начаться на спине. У кижуча часто поражаются голова, рот и почки. Повышение температуры воды до 15—16 °С ведет к прекращению заболевания.

F. psychrophilum способны к образованию желтого пигмента, а также протеолитических ферментов, которые вызывают прямое повреждение тканей и расширение зоны поражения, что является одним из предлагаемых факторов вирулентности бактерии, а также выделяет эндотоксин.

При исследование поражённой кожи рыб F. psychrophilum выявлялись только на микротравмах, причем интактные участки кожи оставались неинфицированными. Бактерии имеют сродство к коллагену, благодаря чему при попадании на кожу мигрируют в миосепты через соединительную ткань. Впоследствии поражение распространяется на основную мускулатуру, что приводит к развитию некротического миозита и формированию открытых язв. Установлено, что бактерии могут передаваться от родителей потомству через инфицированное внутреннее содержимое икринки – так называемая вертикальная передача – и выживать даже после ее дезинфекции. Имеются данные о выделении F. psychrophilum из внутреннего содержимого оплодотворенной икринки, а также из внутренних органов рыб-производителей. Поэтому очень важно проведение бактериологического обследования производителей перед закладкой икры на инкубацию. Устойчивость к антибиотикам бактерий F. psychrophilum в настоящее время является серьезной проблемой (Парамонова, 2012).

Биологические свойства бактерий Flavobacterium psychrophilum

Flavobacterium psychrophilum – грамотрицательная палочковидные аэробы 2-5 мкм в длину 0,3-0,5 мкм в диаметре с округлыми или заостренными концами. Температурный оптимум находится в пределах 4-12 °С. В лабораторных условиях выращивается при комнатной температуре. На агаре дает колонии R-формы желтого цвета (от кремовых до оранжевых). Индол отрицательна. Широко распространяются в почве и пресноводных водоёмах.

В настоящее время зарубежными авторами проводятся обширные исследования генома данной бактерии. Осуществляется проект Flavobacterium sp. MED217.

Биохимические свойства бактерий Flavobacterium psychrophilum

Библиографический список.

1. Дзюба Е.В. Апробация системы высокочувствительной детекции патогенных микроорганизмов в аквакультуре обыкновенного карпа cyprinus carpio linnaeus, 1758 / Е.В. Дзюба [и др.]//Известия Самарского научного центра Российской академии наук - 2012. - том 14, №1(8). – С. 1883-1886.

2. Парамонова, Н.А. Об актуальности и практической значимости изучения Flavobacterium psychrophilum / Н.А. Парамонова, Д.А. Викторов, Д.А. Васильев // Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения: Материалы IV международной научно-практической конференции, Ульяновск, 22-24 ноября 2012. – Т. 1. – С. 303-306.

3. Парамонова Н.А. О перспективах фагодиагностики флавобактериозов рыб / Н.А. Парамонова, Д.А. Викторов, Д.А. Васильев, С.Н. Золотухин // Бактериофаги: теоретические и практические аспекты применения в медицине, ветеринарии и пищевой промышленности: Материалы международной научно-практической конференции, Ульяновск, ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина», 23-25 апреля 2013. – Т. 2. – Ульяновск, 2013. – С. 47-51.

4. Устименко Е. А. Бактериальные инфекции у тихоокеанских лососей при искусственном воспроизводстве на камчатке // Автореф. дис. …канд. биол. Наук. – 2012. -22 с.

5. Barnes M.E. A Review of Flavobacteriumpsychrophilum Biology, Clinical Signs, and Bacterial Cold Water Disease Prevention and Treatment /, M.E. Barnes, M.L. Brown//The Open Fish Science Journal - 2011, 4 –P.1-9

6. Cipriano RC, Holt RA: Flavobacterium psychrophilum, cause of Bacterial Cold-Water Disease and Rainbow Trout Fry Syndrome. Fish Disease Leaflet No. 86. United States Dept. of the Interior, U.S. Geological Service, National Fish Health Research Laboratory, Kearneysville, WV 2005, 1-44

7. Ekman E. Natural and experimental infections with Flavobacterium psychrophilum in salmonid fish. Ph.D. Thesis. Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala 2008

8. Groff JM, LaPatra SE. In: Lim CE, Webster CD. Nutrition and Fish Health New York: Haworth Press 2001; pp. 11-78

9. Hesami S, Allen KJ, Metcalf D, Ostland VE, Maclnnes JI, Lumsden JS. Phenotypic and genotypic analysis of Flavobacterium psychrophilum isolates from Ontario salmonids with bacterial coldwater disease. Can J Microbiol 2008; 54: 619-29.

10. Iida Y, Mizokami A. Outbreaks of coldwater disease in wild ayu and pale chub. Fish Pathol 1996; 31: 157-64.

11. Kumagai A. Bacterial coldwater disease in coho salmon. Journal of the Japanese Society of Fisheries Science 2005; 71: 645-649

12. Kum C, Kirkan S, Sekkin S, Akar F, Boyacioglu M. Comparison of in vitro antimicrobial susceptibility in Flavobacterium psychrophilum isolated from rainbow trout fry. J Aquat Anim Health 2008; 20: 245-51.

13. Lee KB, Heo GJ. First isolation and identification of Cytophaga psychrophila from cultured ayu Korea. Fish Pathol 1998; 33: 37-8.

14. Lehmann J., Mock D., Sturenberg F.J. & Bernardet J.F. (1991) First isolation of Cytophaga psychrophila from a systemic disease in eel and cyprinids. Diseases of Aquatic Organisms 10, 217-220

15. León J, Ávalos R, Ponce M. Flavobacterium psychrophilum and its pathology of alevins from the El Ingenio fish farm, Huancayo. Rev Peru Biol 2009; 15: 117-24.

16. Lorenzen E, Olesen NJ. Characterization of isolates of Flavobacterium psychrophilum associated with coldwater disease or rainbow trout fry syndrome II: serological studies. Dis Aquat Organ 1997; 31: 209-20.

17. Madetoja J., Nyman P. & Wiklund T. (2000) Flavobacterium psychrophilum, invasion into and shedding by rainbow trout Oncorhynchus mykiss. Diseases of Aquatic Organisms 43, 27-38

18. Madsen, L. Comparative studies of Danish Flavobacterium psychrophilum isolates: ribotypes, plasmid profiles, serotypes and virulence / L. Madsen, I. Dalsgaard// J. Fish Dis. 2000. Vol. 23. P. 211-218

19. Miwa, S. Pathogenesis of experimentally induced bacterial cold water disease in ayu Plecoglossus altivelis /S. Miwa, C. Nakayasu // Dis. Aquat. Org. 2005. Vol.67. P. 93-104

20. Nicolas P, Mondot S, Achaz G, Bouchenot C,Bernardet J-F, Duchaud E: Population structure of the fish-pathogenic bacterium Flavobacterium psychrophilum. Appl Env Microbiol 2008, 74: 3702. PMID: 18424537

21. Nilsen H, Olsen AB, Vaagnes O, et al. Systemic Flavobacterium psychrophilum infection in rainbow trout Oncorhynchus mykiss (Walbaum) farmed in fresh and brackish water in Norway. J Fish Dis 2011; 34: 403-8.

22. Post GP. Textbook of fish health. New Jersey; T.F.H. Publications 1987

23. Schmidtke LM, Carson J. Characteristic of Flexibacter psychrophilus isolated from Atlantic salmon in Australia. Dis Aquat Organ 1995; 21: 157-61

24. Sundell, K., and T. Wiklund. Effect of biofilm formation on antimicrobial tolerance of Flavobacterium psychrophilum. J Fish Dis 2011: 34: 373-83

25. Taylor PW. Detection of Flavobacterium psychrophilum in eggs and sexual fluids of pacific salmonids by a polymerase chain reaction assay: implications for vertical transmission of bacterial coldwater disease. J Aquat Anim Health 2004; 16: 104-8.

26. Wakabayashi H, Toyama T, Iida T. A study on serotyping of Cytophaga psychrophila isolated from fishes in Japan. Fish Pathol 1994; 29: 101-4.