ЯК РОЗПІЗНАТИ ТА ПРОТИДІЯТИ СПАЛАХАМ СТРЕПТОКОКОВОЇ ІНФЕКЦІЇ В АКВАКУЛЬТУРІ

Автор: Natan Wajsbrot, лікар-іхтіопатолог

Стаття від: 19 лютого 2024 року

Streptococcus agalactiae та S. iniae є двома найбільш руйнівними бактеріями, що впливають на сектор розведення прісноводної риби в теплих водах по всьому світу, викликаючи захворювання, які можуть призвести до 80% смертності. Тут ми описуємо ці бактерії, їхній вплив і те, як забезпечити мінімізацію їхньої присутності та наслідків.

Гібрид тилапії, інфікований Streptococcus agalactiae © Phibro

Streptococcus iniae та S. agalactiae є грам-позиьтивними бактеріальними збудниками захворювань у культивованих риб та у риб у природі. Вони мають сферичну абоовоїдну (яйцеподібну) форму  та розмір 0.5-2.0 μm у діаметрі. Вони зустрічаються парами або ланцюжками при вирощуванні в рідких середовищах, не є рухливими і не утворюють спори.

Вони є факультативно анаеробними мікроорганізмами, потребують для росту багатих на поживні речовини середовищ і зазвичай атакують еритроцити, спричиняючи зеленувате забарвлення (α-гемоліз) або повне розчинення (β-гемоліз) на кров’яному агарі. Обидві бактерії можуть становити зоонозну небезпеку.

S. iniae інфікує пацієнтів з ослабленим імунітетом, які контактували з живою рибою. Порівняльний геномний аналіз ізолятів риб’ячого S. agalactiae свідчить про те, що людські штами S. agalactiae присутні в рибі, жабах і водних тваринах, що становить потенційний ризик для захворювання людини. S. iniae був одним з основних патогенів, що вражали тепловодні види риб наприкінці 1990-х і 2000-х років. В даний час S. agalactiae став основним збудником хвороби тилапії (Oreochromis spp.) в Азії, Латинській та Південній Америці. Щорічні світові грошові втрати від цих патогенів спочатку оцінювалися на рівні лише 100 мільйонів доларів США. Але за більш ретельної оцінки та детальних досліджень з’ясувалось, що, враховуючи, що лише на Китай припадає близько 40% світового виробництва тилапії (~3 млрд доларів США), і китайські виробники повідомляють про втрати від 30 до 80% через S. agalactiae, то середньорічні втрати становлять 40%, тобто це дорівнює близько 1 млрд доларів США втраченого доходу лише в Китаї.

Гібрид тилапії, інфікований S. agalactiae, з геморагічними пустулами у піднебінні © Phibro

Передавання

Стрептококи передаються горизонтально через воду, при цьому джерелом інфекції є нещодавно завезена риба-носій. Збудники можуть зберігатися у воді та донних відкладеннях поблизу рибних господарств більше року. Фекально-оральна передача може відбуватися, коли рибам згодовують інфіковану мертву рибу. Було продемонстровано, що S. agalactiae потрапляє в організм червоної тилапії (Oreochromis sp.) через епітелій шлунково-кишкового тракту, спричиняючи септицемію. Однак не можна виключати й альтернативний шлях – через ніздрі, шкіру та зябра. Незважаючи на це, видалення мертвої та виснаженої риби має бути пріоритетом для фермерів, оскільки саме ця риба є джерелом збудників інфекції.

Припускалось, що вертикальна передача як S. iniae, так і S. agalactiae спостерігається у тилапії, оскільки бактерії були виявлені як у заплідненій ікрі, так і у нащадків. Потенційна можливість вертикальної передачі робить контроль за S. iniae та S. agalactiae проблематичним.

Гібрид тилапії, інфікований S. agalactiae з ознаками запалення мозку © Phibro

Географічне поширення

S.iniae і S. agalactiae поширені по усьому світу та інфікують більш як 27 видів риб, зокрема і тилапію. Обидва патогени вражають дику і культивовану рибу у прісній, солонуватій та морській воді.

Етіологія захворювання

Стрес часто є основним фактором, що сприяє розвитку цього захворювання. Деякі з факторів стресу, які були пов’язані зі спалахами стрептококозу, включають температуру води за межами оптимального діапазону (24-30°C), високу солоність і лужність, низький вміст розчиненого кисню (DO), високу щільність зариблення і високу швидкість годування, а також наслідки вилову риби (вилов сітками і маніпуляції). Також звичайний явищем є коінфекція із зовнішніми паразитами (напр. Trichodina, Gyrodactylus, та Ichthyophthirius).

Гібриж смугастого окуня, інфікований S. iniae, з проявами екзофтальмії– відомої як “pop eye” (витрішкуваті та вирячені очі)– і помутніння очей
© Phibro

Діагноз

Клінічні ознаки захворювання

Клінічні ознаки варіюють залежно від виду коків та виду та розміру враженої тварини-хазяїна.

1. Як правило, риби стають млявими і плавають хаотично або по спіралі внаслідок явного менінгоенцефаліту.
2. одно- або дво-бічна екзофтальмія (“pop-eye”), з крововиливами та помутнінням рогівки ока.
3. точкові крововиливи,
4. Набряк з накопиченням серозно-кров’янистої рідини в очеревинній порожнині та кишківнику.
5. Бліда печінка і темно-червона селезінка – найпоширеніші клінічні ознаки.
6. Щелепні та каудальні пустули у загиблих та живих нільських тилапій, інфікованих S. iniae. Подібні ураження також асоціюються з інфекцією S. agalactiae, разом з буккальним (щічним) паралічем.
7. У деяких випадках заражена риба не проявляє явних клінічних ознак перед смертю, і смерть пояснюється септицемією з ураженням головного мозку та нервової системи.
8. У міру прогресування інфекції значна частина популяції може страждати на анорексію і відмовлятися від їжі.
9. При внутрішньому огляді порожнини черевної порожнини виявляють велику кількість рідини з кров’яним відтінком, збільшену і темно-червону селезінку, бліду печінку, відкладення фібрину на серці.
10. Гістопатологія виявляє поширений некроз та гранульоматозне запалення багатьох систем органів, включаючи голову та канальці нирки.

Забарвлення за Грамом Streptococcus spp показує грампозитивні коки у вигляді ланцюжків © Phibro

Діагноз інфекції

Діагностика базується на культивуванні бактерій на 5-відсотковому агарі з овечою кров’ю. Нирки та мозок свіжої риби, як правило, є найкращим джерелом для культивування бактерій. Корисними є мініатюрні експрес-системи, і S. agalactiae легко ідентифікується за допомогою тест-наборів API 20 Strep та API rapid ID 32 Strep. Комерційні набори можна використовувати для отримання біохімічного профілю, але позитивна ідентифікація не завжди може бути досягнута лише за допомогою цих систем. Підтвердження слід шукати за допомогою молекулярних методів. Попередній діагноз стрептокока можна поставити на основі анамнезу та клінічних ознак, результатів розтину та ідентифікації грампозитивних бактерій у мазках-відбитках (отриманих шляхом мазка свіжих тканин на предметному склі) з мозку, селезінки, нирок або печінки.

Стратегії профілактики та лікування

Профілактика захворювань завжди краща і вигідніша, ніж лікування спалахів хвороб.

Контроль та/або профілактику S. iniae або S. agalactiae найкраще включати в плани управління здоров’ям риб, які спираються на раціональне рибне господарство, включаючи біобезпеку, підтримання якості води та належне харчування.

Висока продуктивність при вирощуванні тилапії досягається шляхом збалансування щільності зариблення з виживанням і продуктивністю. Коли смертність зростає, зменшення щільності поголів’я може зменшити стрес для риб і патогенне навантаження, і фермери повинні збалансувати щільність поголів’я, щоб максимізувати виробництво, обмеживши ризик захворювань через низьку якість води і посилення передачі хвороб.

При завезенні плідників або ікри в нове або існуюче вирощувальне господарство слід дотримуватися особливих запобіжних заходів. Дезінфекція ікри, зараженої S. iniae або S. agalactiae, є складним завданням. Хімічні речовини, дозволені для використання на ікрі харчових риб, є поверхневими дезінфектантами, які можуть зменшити присутність патогенів на оболонці ікринки, але мають обмежену ефективність щодо бактерій всередині ікринки. Тому риб’ячу ікру та мальків слід отримувати з джерел, вільних від патогенних мікроорганізмів.

Лаврак, інфікований S. iniae, з виявами екзофтальмії та помутніння роговиці © Phibro

1) Хіміотерапія

Розумна антимікробна терапія є важливим інструментом для аквакультуристів, коли інші стратегії не допомагають підтримувати здоров’я риб.

В ідеалі, після того, як бактерія була ідентифікована у хворої риби, слід провести тест на чутливість, щоб вибрати найефективніший антибіотик для використання.

Здатність стрептококів виживати в макрофагах знижує ефективність лікування антибіотиками, оскільки макрофаги фактично захищають бактерії від антибіотика; інфіковані макрофаги пізніше розриваються, щоб випустити бактерії назад у кровотік.

Профілактичне використання антимікробних препаратів заборонено в багатьох країнах, а розумне використання антимікробних препаратів заохочується в усьому світі.

2) Вакцини та вакцинація

Застосування вакцин проти патогенних захворювань в аквакультурі є одним з найбільш поширених профілактичних заходів. Стратегії вакцинації проти S. iniae та S. agalactiae базуються на вбитих вакцинах. В останні роки вакцинам приділяється значна увага для профілактики стрептококозу у тилапії, оскільки вони можуть індукувати і розвивати резистентність до інфекції у риби-хазяїна; це продовжує залишатися поширеною практикою профілактики хвороб риб. Крім того, повідомлялося про декілька серотипів інфекції S. agalactiae у нільської тилапії, таких як типи Ia, Ib і III. Ін’єкції є найменш економічно ефективними з точки зору праці та часу. При цьому вбиті вакцини вважаються безпечнішими, ніж модифіковані живі вакцини, які можуть повертати вірулентність. Отже, майбутні тенденції можуть включати пероральне введення вакцин, введення убитих вакцин шляхом занурення, розробку додаткових модифікованих живих вакцин і полівалентних вакцин, а також вдосконалених вакцинних ад’ювантів та імуностимуляторів. Вакцини запобігають захворюванням і смертності, але вони не можуть повністю знищити стрептококи у риб, що вижили.

Зараз найбільш поширеними типами вакцин є:

1. комерційні вакцини: які є ліцензованими вакцинами, що дозволяють водним видам формувати імунну відповідь хазяїна.
2. аутогенні вакцини: які виготовляються з патогену, що викликає захворювання у конкретній популяції риб. Ці вакцини виготовляються шляхом взяття зразка збудника від зараженої риби, а потім вирощування його в лабораторії. Потім виготовляють вакцину, вбиваючи патоген і використовуючи її для стимуляції імунної відповіді у риби.

3) Пробіотики, пребіотики та симбіотики

Використання пробіотиків, пребіотиків, симбіотиків та синтетичних сполук для покращення імунної відповіді та підвищення здатності риб протистояти хворобам привертає значний інтерес в останні роки.

Пробіотик – це продукт, що містить живі мікроорганізми, які позитивно впливають на кишкову мікробіоту господаря, пригнічуючи розмноження патогенних бактерій, тим самим посилюючи ріст і розвиток корисних бактерій. Як правило, профілактичний ефект пробіотиків може відбуватися або шляхом прямого введення в культуральну воду, або через дієтичне застосування. Введення пробіотиків у культуральну воду вважається найкращим методом, оскільки його можна застосовувати до риб різного віку. Пребіотики визначаються як неперетравлювані харчові інгредієнти, які вибірково стимулюють ріст та/або метаболізм корисних для здоров’я бактерій у кишковому тракті, покращуючи таким чином кишковий баланс організму.

Симбіотик – це дієтична добавка, яка поєднує в собі пробіотики та пребіотики, що сприятливо впливають на тварину-господаря, покращуючи її кишковий баланс, здоров’я та ріст. Деякі синтетичні сполуки також використовуються для профілактики стрептококозу у тилапії шляхом підвищення імунологічних параметрів риби. Наприклад, синтетична сполука манан-олігосахарид при використанні як кормової добавки для нільської тилапії покращує ріст і опірність риби до захворювань, спричинених S. agalactiae.

4) Селективне відтворення

Селективне відтворення передбачає відбір риб з бажаними ознаками і розведення їх для отримання потомства з тими ж ознаками. Однією з ознак, за якою можна проводити селекцію, є опірність хворобам. Стійкість до хвороб є універсально спадковою, а це означає, що існує величезний потенціал для селекції риби з підвищеною стійкістю до ключових захворювань¹. Існує низка сучасних методів селекції на опірність хворобам в аквакультурі. До них відносяться сімейний відбір, масовий відбір і гібридизація.

Барамунді, інфікований S. iniae, з помутнінням роговиці © Phibro

5) Управління здоров’ям риби

Управління здоров’ям риби належить до методів управління, спрямованих на профілактику хвороб риби і, як наслідок, запобігання втрат (загибелі), що випливають з них. Успішне управління здоров’ям риби починається з профілактики, а не лікування. Існує кілька ефективних інструментів управління здоров’ям, які можна використовувати для зменшення більшості втрат через хвороби:

1. Біобезпека: Біобезпека в аквакультурі складається з практик, які мінімізують ризик занесення інфекційного захворювання та його поширення серед тварин на підприємстві, а також ризик того, що хворі тварини або збудники інфекційних захворювань залишать підприємство і поширяться на інші ділянки та серед інших сприйнятливих видів. Ці практики також зменшують стрес для тварин, що робить їх менш сприйнятливими до хвороб.
2. Карантин: Карантинні програми слід розробляти щоразу, коли на фермі з’являються нові мальки риби, щоб уникнути будь-якої можливої передачі патогену.
3. Управління якістю води: Умови навколишнього середовища (наприклад, солоність, рівень кисню, рН і температура), а також неналежні методи ведення господарства (наприклад, погане харчування, висока щільність зариблення і перегодовування) можуть призвести до стресу, що робить рибу більш вразливою до патогенних мікроорганізмів. Стрептокок є умовно-патогенним мікроорганізмом, який часто призводить до спалахів захворювань, коли риба піддається впливу стресових факторів, таких як низька якість води. Отже, сама лише присутність патогена в аквакультурному об’єкті не обов’язково спричиняє захворювання.
4. Належні практики управління фермерським господарством: Поводження з рибою є одним з основних стресових факторів для риб в аквакультурі. Маніпуляції з рибою в аквакультурі включають поводження з рибою під час транспортування, ін’єкції, штучне відтворення, зважування, маркування, мічення та підрахунок. Ці дії спричиняють стрес для риби та іноді спричиняють фізичні травми, що може зробити рибу більш вразливою до спалаху стрептококозу. Тому фермери повинні забезпечити мінімальне використання маніпуляцій з рибою, щоб захистити її здоров’я, мінімізуючи або усуваючи всі можливі стресові фактори, які сприяють спалахам захворювання..
5. Корми та управління годуванням: Часткове зменшення швидкості годування або короткочасне голодування може допомогти контролювати або зменшити смертність риби під час спалахів стрептококозу. Це пов’язано з тим, що годування сприяє розмноженню бактерій у воді, а нез’їдений або надмірний корм може ще більше погіршити якість води. Крім того, використання заражених кормів для риб також може продовжити спалах стрептококозу у риб.
6. S. iniae та S. agalactiae є економічно важливими патогенами дикої та культивованої риби у всьому світі. Як правило, профілактика захворювань є більш бажаною, ніж боротьба зі спалахами через пов’язані з цим витрати. Це можливо завдяки суворому дотриманню заходів біобезпеки як на національному рівні, так і на рівні фермерських господарств

Посилання на оригінал статті: How to recognise and counter Streptococcus outbreaks in aquaculture