權威人士起底微孢子蟲的真實面目

        中國水產頻道獨家報道，目前很多水產從業者對水生微孢子蟲的認識仍十分不足，筆者于此對微孢子蟲基礎生物學的最新研究進展做一介紹，并對我國新發的水產養殖經濟動物微孢子蟲病提出防控建議，以供參考。

       

　　微孢子蟲成熟孢子模式圖（仿Weiss L M，1999）。Ex：外孢壁；En 內孢壁；AD：錨狀盤；M：極絲柄狀部；PI層狀極體；VPI 泡狀極體；PT 極管；Sp 孢質；Nu 孢核；Pm：質膜；PV 后泡

　　掌握引起病害發生的病原的基礎生物學是有效防控水產動物病害的重要前提之一。近年來，受到廣泛關注的對蝦生長緩慢癥、中華絨螯蟹“水癟子病”、梭子蟹“牙膏病”及石斑魚標粗過程中頻發的“瘦身病”均發現與一類微小的寄生蟲，即微孢子蟲有關。但由于我國對水生微孢子蟲及其病害研究開展得較少，水產從業者對這類病原的認識顯得十分不足，有些報道有誤導從業者之嫌，甚至最近有報道把這一類寄生蟲與人畜共患的頂復門隱孢子蟲歸為一類，因此，筆者認為十分有必要系統介紹微孢子蟲的基礎生物學以加深業者對其認識，基于對其分布、生活史、傳播規律等的研究成果，并借鑒防控陸生人畜與經濟昆蟲微孢子蟲病的措施來探討防控水生微孢子蟲病的可行方案。

　　

　　不同種魚類微孢子蟲孢子光鏡圖示（引自Dykova I, 2006）

　　

　　一、微孢子蟲基礎生物學

　　長時間以來，業界將粘孢子蟲、微孢子蟲及球蟲統統歸入原生動物的孢子蟲綱，這也是迄今有些水產從業者依然將這幾類成孢子的寄生蟲稱為孢子蟲的原因。但科學工作者長期的研究發現，這三類寄生蟲實為進化距離非常遙遠的不同類群，粘孢子蟲已被證實起源于自由生活的刺胞動物（包括�？�、水螅及珊瑚等），而微孢子蟲被確定為一類早期分化的真菌類生物，并從動物界移入植物界。事實上，微孢子蟲是一類泛在的、成孢子、真核、細胞內（少數核內）專性寄生蟲，寄生對象可覆蓋從無脊椎動物（包括原生動物、節肢動物、軟體動物、刺胞動物、線蟲、輪蟲、棘頭蟲、環節動物、扁形動物等）到脊椎動物（包括魚、兩棲類、爬行類、鳥類、哺乳動物及人等）的幾乎所有動物類群，迄今已報道的寄生對象已達200余屬、1500余種，但由于研究的不足，微孢子蟲多樣性被嚴重低估了，事實上微孢子蟲的種數可能與現存動物的種數相近甚至超過。自1857年發現第一例微孢子蟲以來，即橫掃歐洲蠶絲業的家蠶微粒子蟲，這一大類群的一些種已成為養蠶業、養蜂業、水產業、模式動物（斑馬魚、秀麗線蟲）及人畜共患病的重要病原生物，學界對其開展了大量的研究工作，尤其是在上世紀八十年代發現微孢子蟲感染引起的急性腹瀉是導致免疫缺陷患者（艾滋病與器官移植患者）的重要致死因子，迄今已報道了8屬17種微孢子蟲可感染人，如畢氏腸微孢子蟲（Enterocytozoon bieneusi）。當然也有一些微孢子蟲也是控制有害昆蟲（如蝗蟲）的高效生物制劑。

　　

　　微孢子蟲孢子個體很小，長1.0-10.0μm，寬0.5-4.5μm，孢子前端復雜的擠出裝置（包括錨狀盤、極體及極管三部分）與孢子后端的后泡是微孢子蟲最顯著的結構特征（圖1，2），一般光鏡觀察，目鏡需要40倍以上甚至油鏡，另，使用與幾丁質特異性結合的染料如Uvitex 2B染色涂片或組織切片，在熒光顯微鏡下可清晰觀察到（如圖3）。某些感染魚、蝦、蟹的微孢子蟲可形成肉眼可見的如孢囊的異瘤體（xenoma）。微孢子蟲生活史主要包括宿主體內、體外兩階段，體內自環境中的成熟孢子遇到適宜宿主、射出極絲錨定宿主細胞后、感染性胞質從中空管狀的極管中射入宿主細胞內開始裂殖生殖、孢子生殖，這一過程通常在數秒內即可完成。由于適應寄生生活，微孢子蟲形態及基因組結構與功能發生了高度退化，微孢子蟲的種類鑒定通常采用電鏡超微結構與分子特征相結合的方式進行。在已公布的16個微孢子蟲全基因組中，最小的微孢子蟲基因組僅為2.3M，甚至小于大多數細菌基因組。不同類群微孢子蟲生活史有顯著的差異，包括魚類等脊椎動物寄生微孢子蟲通常經口直接感染以完成世代繁衍；而大多數無脊椎動物宿主（包括蝦、蟹、昆蟲等）生活史一般較為復雜，需要經歷一個或數個中間宿主完成繁衍。另外，由于微孢子蟲（尤其是水生無脊椎動物寄生微孢子蟲）無嚴格的宿主特異性，某些種存在隨食物鏈傳遞而常發生變更宿主的現象。微孢子蟲的寄生對宿主的危害因種而已，如致死、免疫抑制、宿主雌性化、改變宿主行為等，從而對宿主個體及群落水平產生不良效應。

　　

　　Uvitex 2B染色的石斑魚腸道微孢子蟲涂片與腸道切片效果

　　

　　二、我國水生動物微孢子蟲及其病害簡況

　　

　　我國微孢子蟲研究主要集中于陸生宿主（主要包括經濟昆蟲如家蠶、柞蠶、蜜蜂與農業害蟲如蝗蟲等）及人畜共患微孢子蟲（尤其是畢氏腸炎微孢子蟲）。對水生微孢子蟲的研究僅限于少數魚類及經濟水生十足目的病原生物，而歐美、日本、加拿大等國開展了大量的水生經濟動物寄生微孢子蟲病的感染機制、流行病學、診斷方法及包括藥物與物理手段的防控策略研究。

　　

　　2000年以前，陳啟鎏先生對四大家魚、斑鱧、烏鱧，何筱潔、華鼎可先生等對大眼鯛、麥穗魚、長毛對蝦、鰻鱺等寄生微孢子蟲及其病害進行了初步形態、病理及流行病學研究。此后，隨著水產養殖實踐中微孢子蟲病的頻發，先后開展了石斑魚腹腔格留蟲�。ú≡璆lugea epinephelus）、真鯛格留蟲病(圖4，病原Gluega pagri)、梭子蟹微孢子蟲病（病原Microsporidium sp.）及脊尾白蝦微孢子蟲病(Ameson sp.)、對蝦腸胞蟲病（Enterocytozoon hepatopenaei）及中華絨螯蟹肝胰腺壞死癥即“水癟子病”發生相關微孢子蟲（絨螯蟹肝胞蟲Hepatospora eriocheir）等的病原鑒定、病理及流行病學等相關工作。

　　

　　感染微孢子蟲未定種的真鯛（Pagrus major），示腹腔大量異瘤體與光鏡下新鮮孢子的形態（×400）

　　

　　三、防控建議

　　

　　鑒于水體中微孢子蟲的豐富多樣性，可侵染水產經濟動物幾乎所有器官及微孢子蟲孢子殼的高度耐藥性，筆者提出如下建議：

　　

　　1、減少感染源

　　

　　盡管微孢子蟲種類繁多，但大多數為機會性感染源，針對不同養殖動物的主要暴發微孢子蟲病害病原進行嚴格檢驗檢疫（PCR、LAMP及定量PCR均是有效的手段），以盡量減少病原隨種苗與鮮活餌料生物（我們已在石斑魚開口餌料鹵蟲中檢測高陽性率石斑魚腸道微孢子蟲）進入養殖水體。進水的處理可采用砂濾、臭氧或紫外等物理方法杜絕可能攜帶感染源的浮游動物進入養殖水體，從而降低養殖水體中感染性微孢子蟲的豐度，減少病害的發生率與感染強度。所有養殖用工具有必要通過高溫干燥或高溶度含氯消毒劑或NaOH進行處理以減少病原污染水體。盡量減少地表徑流及鳥類糞便進入養殖水體。

　　

　　2、提高宿主抗性

　　

　　寄生蟲是健康生態系統中的一部分，自然界大多生物體內都存在大量的寄生生物（細菌、病毒、寄生蟲），少量的寄生并不會引起寄主病害的發生，相反某些寄生生物還對宿主保持健康有重要作用，如近年來收到高度關注的腸道微生物。自然水體中含有豐富的微孢子蟲多樣性，我們實驗室已在多種餌料無脊椎動物如枝角類、橈足類及底棲寡毛類（水蚯蚓等）檢出多種微孢子蟲，如寄生于真劍水蚤脂肪體的Gurleya sp.。完全清除養殖水體中的微孢子蟲是不現實的。一旦發生感染，免疫力強的宿主往往可以控制體內的病原數量且具備盡快將病原驅除出體外的能力，從而達到相對穩定的病原-宿主相互作用而平穩度過一個養殖周期。常用的免疫增強劑如β葡聚糖、左旋咪唑及一些中藥都被報道可使宿主提高對微孢子蟲的抵抗力。當然，健康的養殖管理也非常重要的，總之，應該采取措施減少應激、平衡營養及營造健康水環境，以此降低微孢子蟲病損失。

　　

　　3、藥物防控

　　

　　包括煙曲霉素、托曲麗珠、煙曲霉素類似物（TNP-470）、阿苯達唑、呋喃西林、地巴唑、莫能菌素、硝唑克酰胺、虱螨脲等口服化學藥物都被用于不同魚類微孢子蟲病的治療和控制中，但效果因種而異，且停藥后有復發風險。最近，有報道建立了體外細胞微孢子蟲培養系統并發現納米金顆粒可有效體外滅活一種魚微孢子蟲，為今后開發控制微孢子蟲提供了新思路。但筆者認為，由于微孢子蟲成熟孢子對各種環境與藥物具有高度耐受力，宿主藥物開發應側重于體內前孢子及早期發育階段，結合準確的分子診斷方法，精準用藥。類似其它原生動物，微孢子蟲也需要經歷裂殖生殖過程，從傳統中藥提取有效成分阻斷其向成熟孢子發育可能也是一種有效的研制微孢子蟲病防控的途徑。

　　

　　寄生于武漢東湖采集的真劍水蚤脂肪體的Gurleya sp.

　　

　　四、結語

　　

　　對于新近頻發的水生經濟動物微孢子蟲病，需要科研工作者加強對其基礎生物學，尤其是感染與流行機制的研究，也需要一線生產者加強對微孢子蟲病的正確認識，在當前無有效的防控藥物情況下，根據生活史特點制定合適的防控措施，才能減少因此造成的經濟與環境損失。