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水產病原乳酸鏈球菌快速檢測套組之研發

水產試驗所 張錦宜 . 吳嘉哲 . 陳力豪 . 林金榮

一 . 前言

  乳酸鏈球菌(Lactococcus garvieae )是一種兼性厭氧、不具運動性亦不會形成孢子的革蘭氏陽性球菌。早期臺灣養殖魚、蝦類常見的水產鏈球菌感染症,學者一般都認為係因Streptococcus spp. 感染所致;但自 1988 年L. garvieae Streptococcus 屬獨立成一屬後,愈來愈多的本土研究發現,臺灣養殖虹鱒、泰國蝦、烏魚、金目鱸及吳郭魚的水產鏈球菌感染症,其致病的禍首有相當大的比例(約四分之一)其實是乳酸鏈球菌。而日本的紅魽鯵、歐洲、澳洲及南非的虹鱒和地中海周邊地區的鯛科魚類養殖業者,更是早將水產病原性乳酸鏈球菌視為頭號大敵。水產動物遭病原性乳酸鏈球菌感染後會導致嚴重的溶血性敗血症,病魚出現凸眼、角膜白濁或充血,腹部皮下出血,肛門周圍潮紅(圖 1 )等病徵;病蝦則會有肌肉組織白化及肝胰腺腫大等病變,罹病後死亡率高,往往造成養殖業者極大的損失。而且L. garvieae 成長緩慢,以傳統微生物方法分離培養不易,常常因為其他細菌的汙染,導致誤診或延誤疫情防治。有鑑於此,水產試驗所開發出一個可以完全由一般養殖業者操作、自行檢測各種樣本中常見水產乳酸鏈球菌的簡易套組(Lactococcus garvieae detecting kit, 以下簡稱 LG-kit ),以降低養殖現場發生大規模疫病蔓延的風險,避免不當藥物的錯用、濫用,提高臺灣水產養殖的國際競爭力。

二 . 細菌實體資料庫及工作母片的建立

  本研究採用 27 株水產病原菌、 30 株淡水環境常在菌、 30 株海水環境常在菌及 8 株衛生指標菌 ,計有 17 屬、 54 種、 95 株不同細菌做為 細菌實體資料庫, 其中包含 15 株得自 8 個不同來源的L. garvieae 作為本套組設定的目標菌株。將此 95 株菌製作成可供多次複製分析的工作母片( multiple inoculation master plate ),俾快速分析各菌株之特異性狀,篩選適合做為試劑開發之呈色反應。

三 . LG-kit 之研發

  利用上述工作母片,逐一進行各菌株之形態、色素、運動模式、氧氣需求、代謝途徑、適溫、適鹽、血清學等特性分析及 16S rRNA 、 16S-23S rRNA 序列之比對,並利用 BIOLOG TM 、 API TM 、 MICROBACT TM 等生化試驗套組分析 27 項生理、生化性狀, 95 項碳源利用及 19 項酵素活性,以篩選出僅目標菌株有作用且具呈色反應之特異性性狀,並汰除容易因不同檢體背景(淡水、海水、高鹽、高糖、富含動物組織及 pH 變化等)而導致呈色反應不穩定的項目,再以 95 株臺灣水產常見病原菌與養殖環境分離菌株為試驗檢體,交叉測試反應結果。最後開發出的檢測套組原型為體積約 125 μl 之液狀試劑,檢測時僅需滴加 40 μl 之檢體,於 28 ℃ 反應 24-48 小時即可以肉眼判讀,若試劑從無色變為紅紫色,則表示檢出水產乳酸鏈球菌L. garvieae

本套組原型開發完成後,即進行專一性、靈敏度及藥物敏感性測試。

四 . 準確性與專一性測試

  以 0.85% NaCl 溶液將上述 95 株臺灣水產常在菌標準菌株及養殖環境分離菌株逐一製成濁度為 Mcfarland No.5 的細菌懸浮液,分別添加 40 μl 入 LG-kit 中,於 28 ℃ 持續培養觀察 48 小時, 以檢測 LG-kit 的準確性與專一性。結果其中 15 株L. garvieae 均會變色,準確性達 100% 。專一性方面,在 80 株非屬L. garvieae 的供試菌株中,有Enterococcus faecalis Vibrio vulnificus Pseudomonas pleoglossicida 等 3 株也出現類似的呈色反應 ,總計專一性達 96% 。

五 . 靈敏度與定量檢測

  將 8 株分離自不同檢體的 L. garvieae 製備成 10 倍連續稀釋懸浮液,先以傳統平板計數法計算細菌數目 ,再依本套組標準檢測程序進行檢測與判讀,每 12 小時判讀一次,以測試本套組定量分析的能力及所能偵測的最小病原菌濃度。結果顯示,若 LG-kit 於 24 小時之內變色,表示檢體中L. garvieae 的數量 >10 7 CFU/ml ,在養殖現場的健康管理上,屬於隨時會爆發疫情的高危險等級;若 LG-kit 在 24-48 小時期間內變色,表示檢體中L. garvieae 的數量介於 10 7-10 5 CFU/ml ,對應於養殖現場,係屬應立即改善管理措施,否則很可能會陸續出現病魚的警報等級;若超過 72 小時後 LG-kit 才變色,表示檢體中L. garvieae 的數量少於 10 3 C FU/ml ,為安全衛生的正常情況。

  此外,與標準微生物學方法比較,本套組對不同 L. garvieae 菌株 的檢測靈敏度可達 10-10 3 CFU/m l (圖 2 )。其中對 分離自養殖泰國蝦及吳郭魚的本土菌株靈敏度較高, 在 10 C FU/ml 細菌濃度等級即可被檢出;對 國外購入的參考菌株靈敏度較低, 在 10 3 C FU/ml 細菌濃度等級才可被檢出 。

六 . 藥物敏感性測試與抗藥性菌株篩選

  將不同濃度的抗生素藥物預置於 LG-kit 中即可製成 LG-kit 藥物敏感性檢測套組( LG plus susceptibility assay kit )。其操作方法與 LG-kit 相同,只需添加 40 μl 檢體懸浮液於套組內 , 24 小時內出現紫紅色呈色反應者,為無效藥物(圖 3 )。以 LG-kit 藥物敏感性檢測套組所得的 試驗結果亦與 NCCL 標準方法結果相符。此外,將分離自不同來源的L. garvieae 以 LG-kit 藥物敏感性測試套組檢測,即能快速篩選出不同的抗藥性菌株。

  以藥物防治病原菌為養殖健康管理措施中最後才應考慮使用的手段。 LG plus susceptibility assay kit 之開發,主要目的在縮短傳統藥物敏感性試驗所需的時間,每一種藥物之用法、用量及停藥期,仍應依法諮請合格獸醫師開立處方箋,據以購買經農委會「水產動物用藥品使用規範」公告合法之水產動物用藥。另藥物的使用時機亦需配合 LG-kit 的檢測結果,當 LG-kit 超過 48 小時才變色,顯示水中病原菌數量仍屬安全或低危險指數時,建議優先使用換水、改善底質環境、調整投飼量及檢討生鮮餌料衛生等對策,疫情緊急時才考慮使用藥物。

七 . 結論

  LG-kit 可準確地檢測出水產乳酸鏈球菌L. garvieae ,並可推估出檢體中L. garvieae 的平均數量,快速篩選出抗藥性菌株;又因為不需使用到繁雜的技巧或特殊的儀器設備,故適合實際應用於養殖現場之健康管理。若能對每一養殖池均建立長期連續的監測記錄,如此,當水中病原菌數量異常增加時,即可在第一時間做最適當的處理。善用此一簡易、快速的病原菌檢測工具,當可真正落實「預防勝於治療」的健康管理原則。

  發展快速、靈敏、省力的檢驗試劑為全世界疾病防治的重要研究方向,農委會水產試驗所近年來亦致力發展快速、靈敏、省力的水產病原檢驗方法,所開發的「一點靈」簡單試劑,為一系列能由養殖業者自行檢驗病原,不需假手技術人員,不需使用額外的儀器,簡易、快速、便宜的養殖健康管理工具,已陸續開發完成的品項包括:「鰻魚潰瘍症病原菌快速檢測套組」、「溶藻弧菌檢測套組」、「水質總生菌數檢測套組」、「親水性產氣單胞菌檢測套組」、「水產病原性弧菌檢測套組」及「水產乳酸鏈球菌檢測套組」,現正積極尋求有意願技術移轉的廠商,希望藉由商品化的推廣,能有助於降低養殖現場發生大規模疫病蔓延的風險,避免不當藥物的錯用、濫用,提高臺灣水產養殖的國際競爭力。

圖 1 乳酸鏈球菌感染之金目鱸外觀出現眼紅腫凸起,腹部皮下出血,肛門周圍潮紅等明顯病徵

圖 1 乳酸鏈球菌感染之金目鱸外觀出現眼紅腫凸起,腹部皮下出血,肛門周圍潮紅等明顯病徵

圖 2 LG-kit 靈敏度試驗。以 10 倍連續稀釋不同來源的 L. garvieae 懸浮液 進行 LG-kit 檢測,結果顯示樣本中 乳酸鏈球菌濃度達 約 10-10 3 CFU/ml 即可產生呈色反應

圖 2 LG-kit 靈敏度試驗。以 10 倍連續稀釋不同來源的 L. garvieae 懸浮液 進行 LG-kit 檢測,結果顯示樣本中 乳酸鏈球菌濃度達 約 10-10 3 CFU/ml 即可產生呈色反應

圖 3 以 LG-kit 藥物敏感性試驗套組篩選出抗藥性不同的 乳酸鏈球 菌。 FFC :氟甲磺氯黴素 、 OA :歐索林酸、 OTC :羥四環黴素、 S3 :磺胺一甲氧嘧啶、 UB :氟滅菌

圖 3 以 LG-kit 藥物敏感性試驗套組篩選出抗藥性不同的 乳酸鏈球 菌。 FFC :氟甲磺氯黴素 、 OA :歐索林酸、 OTC :羥四環黴素、 S3 :磺胺一甲氧嘧啶、 UB :氟滅菌

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