斑馬魚常見病原菌及其質量控制的研究進展

楊遲　林金杏　胡建華

摘要近年來，隨著現(xiàn)代生命科技的不斷深入研究，斑馬魚因其獨特的生物學特性已成為一種重要的脊椎動物模式生物，是國際上應用最為廣泛的實驗魚類。但是目前在我國，對實驗用魚仍缺乏標準化的質量控制及監(jiān)督管理制度。闡述了斑馬魚的主要細菌性疾病及常見病原菌的質量控制，以期為實驗用魚的標準化制定及應用提供一定的參考。

關鍵詞斑馬魚；病原菌；質量控制；標準化

中圖分類號S965.819文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）04-01068-03

基金項目國家科技支撐計劃項目（2013BAK11B02）。

作者簡介楊遲（1990- ），女，貴州貴陽人，碩士研究生，研究方向：動物微生物質量控制。*通訊作者，胡建華，研究員，從事實驗動物質量監(jiān)控。*通訊作者，林金杏，博士，從事實驗用魚類生理功能及質量控制。

斑馬魚作為一種國際上應用最廣泛的實驗魚類，已成為一種重要的模式生物，被廣泛用于發(fā)育生物學、遺傳學、毒理學等領域的研究[1-3]，但我國對其標準化的研究還相對落后[4-5]。隨著對實驗用斑馬魚研究的不斷深入，對其標準化的研究制定也顯得越來越重要，而微生物的質量控制則是該標準體系不可或缺的重要一環(huán)。筆者分析并整理了由常見病原菌感染引起的斑馬魚疾病及其相關研究等數(shù)據(jù)資料，對實驗用斑馬魚的微生物質量控制進行了闡述，旨在為今后實驗用魚的標準化制定及應用提供一定的參考依據(jù)。

1實驗用斑馬魚

1.1斑馬魚的生物學特性斑馬魚（Danio rerio，Zebrafish）又名藍條魚、花條魚等，隸屬脊椎動物門、硬骨魚綱、鯉形目、鯉科、短擔尼魚屬，原產(chǎn)于南亞，是一種常見的熱帶觀賞魚。斑馬魚整體上呈紡錘型，身體細長，一般成魚體長3～5 cm，約3～4月齡即可達到性成熟，每隔1周可進行1次交配，產(chǎn)卵數(shù)量在幾百粒左右[6-8]。雌雄鑒別比較容易，雄魚為深藍間檸檬色條紋，且魚體修長，鰭大；雌魚為藍色間銀灰色條紋，魚體比較肥大，體色偏淡，各鰭均比雄魚短小，懷卵期魚腹膨大明顯[9]。

1.2斑馬魚的實驗動物化依據(jù)實驗動物是指經(jīng)人工飼養(yǎng)對其攜帶的微生物實行控制，遺傳背景明確且來源清楚，用于科學研究、教學、生產(chǎn)、檢定以及其他科學實驗的動物[10-11]。近年來，斑馬魚作為一種新型的模式生物，被廣泛應用于生命科學及生物醫(yī)藥等相關領域的研究，其實驗動物化的基礎與其自身所具備的幾種生物學優(yōu)勢密切相關：①斑馬魚卵子體外受精，體外發(fā)育，胚胎發(fā)育同步且胚體透明，易于活體觀察；②生長發(fā)育快，繁殖能力強，受精后24 h主要器官原基基本形成，便于組織器官的發(fā)育及功能研究；③個體小，實驗室飼養(yǎng)成本低，能大規(guī)模繁育[12-13]。此外，隨著其基因組測序工程的完成，斑馬魚的基因與人類的基因保守度達到85%，另外具有許多獨特、易于鑒別的由基因調控的表型（如體色、魚鰭等），可形成不同品系，而且細胞標記、組織移植等技術已經(jīng)成熟，以上均為其成為實驗動物的典型提供了強有力的支撐[14]。

2斑馬魚的主要細菌性疾病

實現(xiàn)斑馬魚的實驗動物標準化，其核心技術在于對斑馬魚的疾病控制及其健康狀態(tài)的維持。斑馬魚的疾病發(fā)生主要與以下因素有關：斑馬魚的來源及是否與感染魚群有過接觸；飼養(yǎng)的水環(huán)境（如水體硬度、溫度、溶氧量、致病性微生物污染情況等）飼料的性狀及營養(yǎng)；飼養(yǎng)管理的規(guī)范化水平等[15-16]。在實驗室人工飼養(yǎng)條件下，以細菌為代表的病原微生物則是干擾斑馬魚健康的主要原因[17]。

2.1細菌性敗血病細菌性敗血病又稱為爆發(fā)性流行病、出血性腹水病等，具有發(fā)病急、流行廣、死亡率高等特點，是目前危害斑馬魚健康的最為嚴重的疾病之一[18]。該病可由嗜水氣單胞菌、溫和氣單胞菌、魯氏耶爾森氏菌等多種病原菌引起，患病魚的主要癥狀表現(xiàn)為魚體各組織器官出現(xiàn)不同程度的出血現(xiàn)象。在發(fā)病早期，通過外表觀察發(fā)現(xiàn)病魚上下頜、口腔、鰓蓋、眼眶、鰭及魚體兩側輕度充血，剖開腹腔在腸道內(nèi)仍可見少量食物。隨著病情的發(fā)展，體表充血現(xiàn)象加劇，肌肉充血，眼球突出，鰓絲末端腐爛，肛門紅腫，腹部膨大，此時解剖可見由于內(nèi)臟器官受損導致腹腔內(nèi)積有黃色或紅色腹水，鰓、肝、腎的顏色較淡，呈花斑狀，腸壁充血且無食物[19]。

2.2細菌性爛鰓病細菌性爛鰓病通常是由柱狀嗜纖維菌或柱狀屈撓桿菌感染所致，該病流行的最適水溫為28～35 ℃，主要感染部位為斑馬魚的鰓部[20]。病魚常伴有離群獨游、行動遲緩、體色發(fā)黑、呼吸困難、食欲減退以及對外界刺激反應遲鈍等癥狀。肉眼觀察可見爛鰓病魚的鰓瓣呈泥灰色，鰓絲末端尤為嚴重，黏液增多，鰓蓋內(nèi)表面充血發(fā)炎，中間部位常糜爛成1個圓形或不規(guī)則的透明小窗，俗稱“開天窗”。嚴重時，鰓小片壞死脫落，鰓絲末端缺損，鰓絲軟骨外露；在病變鰓絲的周圍常有附著物粘附[21]。

2.3分支桿菌病分枝桿菌病是斑馬魚一種常見的細菌性疾病，又稱為結核病，由于斑馬魚對分枝桿菌具有天然的敏感性，因此該細菌對實驗斑馬魚構成了巨大的威脅，影響了許多重要的科學實驗[22]。國際斑馬魚資源中心（ZIRC）的調查診斷也表明，從1999年9月至2003年6月，分支桿菌占所有感染性的18%[15]，是斑馬魚實驗動物化首先要凈化的疫病病原之一。該菌屬于Actinomycetales綱Mycobacteriaceae科，為抗酸好氧非運動型桿菌。分枝桿菌病屬于一種慢性的全身性感染疾病，感染病魚的主要臨床癥狀表現(xiàn)有為：游動緩慢，無食欲和消瘦，萎靡不振，呼吸急促，眼睛上有霧狀物或者眼球突出。頭部及體表常可見到充血及邊緣清晰的潰瘍等類似敗血癥的癥狀，最典型的特征是在不同的內(nèi)部器官上都可以見到多個白色結節(jié)（肉芽腫），且結節(jié)中心可能伴有壞死現(xiàn)象[23]。

2.4愛德華氏菌病愛德華氏菌病又稱為腹水病，發(fā)病原因通常是由于遲緩愛德華氏菌感染所致。該細菌為短桿菌，無莢膜，具有運動性，革蘭氏陰性，是一種重要的條件致病性人畜共患病原菌[24]。感染病魚的主要癥狀表現(xiàn)為腹部腫大，肛門擴張發(fā)紅，眼球突出且呈白濁化，食欲減退，游動緩慢，部分失去平衡，有時可見鰓或沿脊柱大血管至鰭條有充血現(xiàn)象[25]。

3實驗用斑馬魚的細菌質量控制

實驗動物被國際學界公認為“活的精密儀器”，其區(qū)別于其他動物的最顯著特征是其需要實施嚴格的標準化質量控制[26]。斑馬魚作為魚類模型動物應用最為廣泛的代表，雖已通過純化培育等方式獲得了較高的遺傳均一性，但在細菌質量控制及特定病原凈化方面與小鼠等法規(guī)標準化的實驗動物仍存在較大差距，需進一步建立完善無疾病的標準化實驗斑馬魚群[16]。

由于水生動物的生物凈化相較于嚙齒類實驗動物存在較多的技術難題，特別是其生活的水環(huán)境是各類水生微生物生存繁殖的最佳環(huán)境，造成凈化工作較難開展及凈化后的環(huán)境維持困難[27]。為了針對實驗用斑馬魚在實驗室集約化人工養(yǎng)殖過程中環(huán)境的改變及污染可能對斑馬魚健康所造成的威脅實施控制，定期對斑馬魚及其水環(huán)境進行細菌學的質量監(jiān)測則顯得尤為重要。

3.1實驗用斑馬魚的細菌學監(jiān)測細菌學監(jiān)測是微生物學監(jiān)測的重要組成部分之一，定期對斑馬魚進行細菌學監(jiān)測是為了了解和控制細菌性疾病在實驗斑馬魚中的發(fā)生和流行，從而進一步對其微生物質量實施有效控制[28]。針對斑馬魚細菌學質量監(jiān)測的對象選擇問題，需遵循幾條原則，具體見表1[29]。

3.2實驗用斑馬魚常見病原菌的監(jiān)測項目在實驗室人工飼養(yǎng)條件下，病原菌是干擾斑馬魚健康狀態(tài)的重要病原，需定期對實驗斑馬魚進行細菌學監(jiān)測，以確保其用于科學實驗的質量[15，30]。

目前，我國實驗動物細菌學監(jiān)測標準操作規(guī)程的主要內(nèi)容包括標本的采集、細菌的培養(yǎng)及細菌的鑒定分類。參考我國對實驗動物的微生物控制分類[31]，建議將實驗用斑馬魚分為普通級和無特定病原體級，其常見的病原菌監(jiān)測指標主要包括分支桿菌、遲緩愛德華氏菌、氣單胞菌、假單胞菌和鏈球菌等[13，15]。

3.3實驗用斑馬魚的細菌檢測流程首先，從外觀指標上，合格的實驗用斑馬魚應外觀健康，無異常；其次，需要進一步進行病原微生物指標的檢測，不同等級的斑馬魚對病原微生物的檢測標準存在一定差異。針對斑馬魚易感的病原微生物檢測，主要包括病原微生物的分離和鑒定等內(nèi)容[5，32]。實驗用斑馬魚病原菌的常見檢測程序如圖1所示。

圖1實驗用斑馬魚病原菌的檢測程序3.4實驗用斑馬魚細菌檢測中的生物安全控制與預防實驗動物細菌檢測中的生物安全涉及到以下內(nèi)容：病原菌的危害與鑒定以及所用到的有害化學藥品試劑等。在對實驗用斑馬魚細菌檢測的實際操作過程中，生物安全水平控制與預防主要取決于以下因素：病原菌的毒力、生物穩(wěn)定性、致病性、傳播途徑、傳染性及實驗室的性能與功能、檢測操作技術與方法等，熟悉并掌握其危害根源并做好周全的防范措施是確保生物安全的前提和保障，也是做好實驗斑馬魚細菌質量控制的有力后盾[32-33]。

4展望

實驗動物的微生物質量控制標準是評價實驗動物質量的重要指標，對保證實驗研究的順利進行和工作人員的身體健康以及確保實驗數(shù)據(jù)的準確性等都具有重要意義。細菌檢測作為評價實驗用斑馬魚微生物質量不可或缺的重要一環(huán)，引起了各國實驗動物研究機構及科研人員的廣泛關注，并已針對某些病原菌的質量控制及檢測方法展開了一系列研究。

筆者對實驗用斑馬魚這種新型的模式動物進行了簡要介紹。斑馬魚本身具有許多形態(tài)學和生物學的獨特優(yōu)勢，使其在近年來被廣泛應用于生命科學等各領域的研究，然而其目前在實驗動物的標準化方面還存在欠缺，特別是以斑馬魚的疾病控制與健康狀態(tài)維持密切相關的病原微生物質量控制問題應引起足夠的重視。

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