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香魚微孢子蟲症
疾病代碼: DIS00174
建立日期: 2009/03/02
更新日期: 2015/01/09
作 者: 黃旭田
中文病名: 香魚微孢子蟲症
英文病名: Microsporidiosis of Ayu, Plecoglossus altivelis
疾病描述: 1.病原型別:原蟲(protozoa)
病原環境:淡水(freshwater)
學名:Glugea plecoglossi
病名(及俗名):香魚微孢子蟲症(Microsporidiosis of Ayu)或Glugeosis
最早發現者:Takahashi & Egusa(1977)
OIE狀況:未表列(Not Listed)
病原摘要:
微孢子蟲(microsporidia)之孢子呈棃形、卵圓形及橢圓形等,孢子平均大小5.8µm×2.1µm;內部構造須在電子顯微鏡下使可觀察清楚。孢子外面具有三層組成之孢膜,前端有一極帽(polar cap)、極泡的前部呈鬆散之片狀,極絲或極管(polar filament或polar tube)呈管狀,基部附著於極帽口,具有附著盤(anchoring disc),極絲斜行穿過極泡(後極泡,posterior vacuole),其長約100µm,然後呈螺旋狀盤繞於孢質(sporoplasm)和極泡後部周圍,而盤繞的圈數可作為分類的依據,孢子末端膨大成杯狀或囊狀,有一極囊(polar capsule)大小為5.0~6.1µm×2.0~2.6µm,囊內有極核(polar nucleus)。
人畜共通:No
2.病原分類
微孢子蟲門(Microspora):
特徵為單細胞子原生動物,每個細胞都有一個管狀極絲或退化痕跡,專性細胞內寄生,無粒線體,是一種古老的真核生物,70S核糖體可分解為50S及30S兩個亞單位;各自含有23S及16S之RNA,但缺乏5.8S RNA;有些種的核只在單倍期(體)階段發生(除一種可能是過渡的結合核);其他的單倍期和雙倍期(雙核)的世代交替中被受精卵遮斷較遲,通過減數分裂或核分類進行減半作用,經過配子的孢質配合而核結合進行倍加作用,核融合延緩到雙核時期。

單倍期綱(Haplophasea cl. n.):
無雙核,核在所有階段不成對,推測為單倍期(不能排除以單倍體直接隨有性生殖而發生的可能性)。
Glugeida目(Issi, 1986):
有前孢子生殖期,孢子或多或少呈卵形或梨形,極質體壁發育,具微孢子蟲一宿主細胞間關係及孢子生殖期多樣性。
Glugeida科(Thelohan, 1892):
由微孢子蟲產生嬌弱的界面被膜,有時成為嬌弱的胞子體囊,孢子生殖期為多孢子母細胞,常和宿主細胞形成一個明顯及複雜的宿主寄生複合物(異物瘤,xenoma)。Glugea屬
命名沿革:
Glugea plecoglossi(Takahashi & Egusa, 1977)
疾病特性
魚類是微孢子蟲主要宿主之一,目前已報導的魚類微孢子蟲有100多種,依Sprague(1992)分類系統命名的種類就達90多種;所有魚類微孢子蟲有著較固定的分佈,表現出一定的宿主特異性,Issi等氏(2001)比較寄生於不同宿主的微孢子蟲之寄生泡(parasitophorous vacuole, PV)發現,所有微孢子蟲的PV可以分為三類,魚類微孢子蟲的PV是一層來自有宿主細胞內質綱的膜狀結構,明顯不同於其他宿主;另外大多數微孢子蟲可引起宿主細胞肥大而在寄生部位產生囊狀結構,稱為異物瘤(xenoma),如Loma、Glugea等屬。目前微孢子蟲分類系統,依光學顯微鏡、電子顯微鏡對孢子形態及大小、孢子發育、孢核數、極囊構造、寄生與微孢子蟲間之生活史、寄生部位、傳播方式等生物學性狀之差異而行分類的依據,因為很種微孢子蟲於形態間之差異非常微小,尤其是營養體階段,或人工接種感染尚未成功而無法得到前孢子期之相關分類特徵;因此,很多種微孢子蟲的分類位置依然模糊不清。
近年來應用分子生物學之方法來進行微孢子蟲之系統發育及分類已漸成需要的工具;Pomport-Castillon等氏(2000)應用rDNA序列分析發現,依據形態特微鑑定三種格留微孢子蟲(Glugea anomala、G. stephani、G. americanus),結果認為應為同一種,並認為G. americanus應歸入Spraguea屬;Leiro等氏(2000)應用限制酶切片段多態性(RFLP)分析三種微孢子之SSU rDNA,說明三者間之系統發育關係;分子生物學方法應用於微孢子蟲之分類研究,可作為傳統形態分類,行必要之補充,兩者相互結合,則能建構更合理的微孢子蟲分類系統。
魚類微孢子蟲之生活史不但是分類的一個重要依據並且是微孢子蟲病防治研究的重要課題。所有微孢子蟲的生活史均起始於成熟孢子在適當環境下將極絲擠出,釋放具有侵染性的孢原質(sporoplast),發育過程包括孢原質期(sporoplasmodium)、裂殖期(merogony)、產孢期(sporogony)、成熟孢子(mature spore)四個階段,其間裂殖體的增殖方式、孢核數目及形態變化、產孢體生成之孢子母細胞細胞數等構成魚類微子蟲多樣性。產孢期是位於寄主細胞外具有感染力的階段,其他階段則位於寄主細胞內發育。微孢子蟲感染寄主細胞主要有二個階段,微孢子蟲孢子被激活和微孢子蟲孢子發芽及孢原質入侵寄主細胞,而整個感染過程包括1.微孢子蟲孢子的激活2.微孢子蟲孢子壁通透性的改變和孢子內部滲透壓升高3.滲透壓升高導致極膜層和後極泡吸水膨脹4.孢子內壓升高壓迫極絲解螺旋,並弱化極帽而彈出極絲5.彈出的極絲刺入寄主細胞,孢原質經極絲被注入寄主細胞,並隨血液循環到達靶的器官,完成感染過程,其感染的器官隨微孢子蟲之種類而定,如香魚">香魚微孢子蟲(G. plecoglossi)則可感染魚體內各臟器,包括肝、腎、脾、心臟體腔脂肪組統及,在幼魚可見腹部腫脹,甚見肌肉眼睛可見多數白色囊狀構造(glugea cyst,大小約4-5㎜)。
依李氏(2000)之感染試驗,在水溫20℃~23℃下以每毫升107孢子經口感染虹鱘,5分鐘中後以原位雜交法(in situ hybridization)可在腸上皮細胞內及黏膜固有層發現入侵之香魚">香魚微孢子蟲孢原質,感染30天後臟器可見異物瘤的產生。Shaw等氏(1998)研究Loma salmonae之傳染模式,實驗結果推論魚吞食孢子是主要的自然感染途徑,孢子進入魚體後在、幽門盲囊或前腸釋放孢原質並進入器官的上皮細胞,開始展略孢子發育,然後進入血液循環,最後到達靶的器官,即成熟孢子寄生的部位,這也是心臟、脾、腎等器官發現前孢子(prespore)和孢子的原因;另外有些學者認為 噬細胞對孢子的吞噬作用不完全,因為微孢子蟲在魚體內發生機會性感染的一種重要方式,可能是孢子被吞噬細胞吞噬後逃避溶解體(Lysosome)的溶解而感染相應組織。
不同種微孢子蟲的發育週期雖然有差異,但都由裂殖體(meront)增殖開始擴散到其他細胞,然後是孢殖體(sporont)增殖呈孢子母細胞(sporoblast)後轉為成熟孢子(mature spore),均在同一宿主體進行,一般3至5天為一週期,無有性生殖;有些微孢子蟲是在宿主細胞胞漿中的空泡內生長繁殖,有的直接在宿主細胞胞漿中生長。
疾病型態及流行病學
微孢子蟲(Microsporidia)是一類廣泛存在之專性細胞內寄生的古老真核細胞,能感染從無脊椎動物到脊椎動物幾乎所有的動物;為許多經濟昆蟲(包括家蠶Bombyx mari)、蜜蜂(Apis mellifera)、魚類、兔類(rabbits)、皮毛動物(far-bearing animals)、嚙齒類(rodents)及人(約有5科9屬14多種微孢子蟲)、靈長類的重要病原。目前已發現的微孢子蟲種類超過1500種,分別歸類於120個屬。其中炎微孢子蟲屬(Encephalitozoon;E. intertinalis、E. hellem、E. cuniculi)、腸上皮細胞微孢子蟲屬(Enterocytozoon; Enterocytozoon bieneusi)等些微孢子蟲能機緣性的感染一些具有免疫缺陷的病人如罹患肌炎病、晚期艾滋病患;同時是19世紀前期,歐洲尤其是義大利和法國爆發養蠶的一種流行病,使得養蠶業在歐洲幾乎全軍覆沒,後來Nageli氏於1857年將這種病原命名為Nosema bombycis。微孢子蟲共有的特性就是具有極絲的構造,在孢子中盤繞,當受到外界刺激發芽時,極膜層和後極泡充水膨大,膨脹力促使極絲從頂端孢子壁較的極帽處彈出,由於彈出的速度非常快速,產生強大的機械力。這種力量可以讓極絲穿過寄主細胞的細胞壁,把孢原質注射到寄主細胞之細胞質內,這種入侵方式可以有效地避免寄主細胞的防御系統,也正是這種入侵方式可以讓微孢子蟲在漫長的進化歷程中,不但沒被淘汰,反而種類越來越多。
目前微孢子蟲的分類以染色體週期和典型種的生活史為主體,由典型種的典型宿主、傳播、感染部位、界面、寄生物─寄主細胞關係、孢子(形態學、核數)、模式產地和典型樣本附著物等諸多特性為標準形式而進行生物學分類,同時應用微孢子蟲的SSU rRNA序列及其V2、V4和V8可變區對於微孢子蟲的分類改進有重要價值,如將形態、生活史等為主的微孢子蟲生物學分類系統與分子生物學等方面的信息有效的結合,將有助於建構更有價值的微胞子蟲分類系統。
臨床症狀及病理學
本病原感染魚類一般引起疣狀結節物異物瘤(xenoma)為特徵。而此異物瘤之形成發育與水溫有極密切的關係,當水溫低於16℃以下時,其發育受阻,18℃以上僅一個月即可發育達肉眼可見之大小,而20℃時更縮短至兩週,因此當魚池水溫超過20℃時,即常可發現具有異物瘤之病魚。雖說單純感染時,不致引起重大損失,卻影響其生長及商品價值,並於產卵季節易導致衰弱死亡。
香魚">香魚罹患本病時,輕微者除於體表及鰭偶見1~2㎜大小之乳白色疣狀結節樣異物瘤外,並無活力與食慾異常及死亡率。但於產卵其間感染則多呈浮頭、靠岸、活力減退甚至衰弱死亡。而嚴重感染本病時,可見明顯異物瘤,同時亦可在組織病理切片中發現其微孢子蟲與該寄生細胞變性腫大形成之複合物,並可觀察到特徵之微孢子蟲及各種不同發育階段之裂殖體(Meront)、孢殖體(Sporont)及成熟孢子。而囊孢周圍組織則受其擠壓呈現組織細胞萎縮現象。
病原致病性意義
由於微孢子蟲缺乏典型真核生物不可少的粒線體,過氧化物酶體、80S核醣體,它們的rRNA屬典型的真核生物,而其16S rRNA即屬於原核生物,進化生物學家認為微孢子蟲與其他一些缺乏粒線體的原生動物一樣是由古老的真核生物進化而來,是粒線體內共生出現前的真核生物的最早分支(Keeling et al. 1998),同時,認識到哺乳動物被普遍寄生的現象以及人類經常發生的免疫缺乏症等與微孢子寄生有關的事實。
Keeling(2003. R)採集了真菌的子囊菌、抯子菌、接合菌及壺菌,以及少數動物α和β微管蛋白(α及β tubulin)的基因與微孢子蟲進行分析;Hirt等氏(1999)重新對轉錄延長因子(EF-1α、EF-2)進行分析,得出的結論也支持微孢子蟲與真菌確實有著特殊的關係。綜合多數分子系統發生學的研究成果,除16S rRNA基因支持微孢子蟲是真核生物的最早分支外,對多數基因的分析認為微孢子蟲在進化上同動植物、真菌有著較近的起源,能是從真菌或真菌類似物中分化而來。
2002年美國生物技術信息中心(NCBI)將微孢子蟲的定位描述為:細胞型生物體(Cellular Organisms)/真核生物(Eukaryote)/真菌(fung)/微孢子蟲(Microsporidia)。
診斷方法: 一級初步診斷:
輕度感染時因食慾及病變均不明顯,又不易致死,故不易察覺、診斷。但若香魚皮膚、鰭、肌肉、鰓、腹腔內各臟器之漿膜及脂肪組織見散發或密發之乳白色結節樣異物瘤,可從其內容物之抹片標本檢出橢圓或卵圓形單一極囊、極核微孢子蟲,大小為5.0-6.1μm×2.0-2.6μm,極絲長約100μm。
二級初步診斷:目前魚類微孢子蟲尚無體外培養的方法。
三級初步診斷:目前尚無可應用之方法。
一級確定診斷:
由發病魚體所產生的外表或臟器內之異物瘤,可從其抹片標本鏡檢,有些研究者應用(kokoskin et al. 1994; Ryan et al. 1993)Chromotrope染色法而加以修改縮短染色時間,增加孢子與背景的對照,如Hot Gram-Chromotrope染色法,可將孢子染成粉紅色
再則可應用穿透式電子顯微鏡觀察孢子形態,其細胞內沒有粒線體、過氧化物酶體、典型扁平囊狀高爾基體,但具有完整的細胞核,是比較原始的真核生物,同時利用微孢子蟲之超顯微結構,依據超顯微結構(如極絲纏繞的圈數)可以基本確立微孢子蟲的種類。
二級確定診斷:
目前魚類微孢子蟲尚無血清型分類的依據;唯可應用間接免疫螢先抗體法或酵素免疫吸附法(ELISA)來檢查宿主血清抗體的相對水平。
三級確定診斷:
依據微孢子蟲之SSU和LSU rRNA基因序列以及它們之間的間隔序列而設計的特異性PCR引物(primers),可以用來檢測和鑑定微孢子蟲的種類,但研究的對象均偏重於感染人的微孢子蟲,如:E. bieneusi、E. cuniculi、E. hellem、E. intestinalis。至於魚類微孢子蟲;Docker et al.(1997, R)根據rRNA序列設計一套引物評價PCR技術檢測大鱗大麻哈魚感染Loma salmonae的靈敏性和特異性,發現該技術能檢測到相當於一個孢子的DNA量。Georgiadis et al.(1998)現場評價巢式PCR(Nested-PCR)對檢測感染Nucleospora salmonis之虹鱒的靈敏性和特異性,分別達到99.99%及99.87%。Lee & Yokoyama(2000)比較了幾種檢測方法,發現原位雜交法(in situ hybridization, ISH)檢測香魚">香魚微孢子蟲(Glugea plecoglossi)感染虹鱒之靈敏度高,可以檢測到前孢子期,唯上述這些方法,均偏於實驗階段,尚未開發擴展應用到臨床檢測等相關工作。
治療方法: 魚類微孢子蟲目前尚無有效的治療方法,同時行政院農業委員會動植物防疫檢疫局所頒佈之水產動物用藥使用規範裏並無治療魚類微孢子蟲之藥物。當前在文獻實驗治療所使用的藥物有烟曲黴素(fumagillin)、苯並咪唑衍生物(benzimidazole derivatives)如地巴唑(bendazole)、苯並咪唑(benzimidazole)、albendazole、fenbendazole、mebendazole等、toltrazuril、氟化物奎寧抗生素(fluoroquinolones)如norflozacin、ofloxacin、moxifloxacin、 nalidixic acid、奎寧氫氯化物(Quinine hydrochloride)、消毒如碘劑,對控制魚類微孢子蟲病有一定的功效,這些藥物主要作用在於減少異物瘤的形成延緩病情,但無法殺死微孢子蟲,停藥後存活的微孢子蟲依然可以感染宿主引起爆發性微孢子蟲病。
預防控制方法: 一般學者普遍認為通過藥物或其他因素阻斷微孢子蟲的傳播途徑及發育過程以減少異物瘤的形成和適宜之飼養管理是控制微孢子蟲病的重要因素。
再者,微孢子蟲的萌發受到很多環境因子的影響,改變萌發條件可以有效控制微孢子蟲病之爆發,其中水溫就是一個重要因子。如感染虹鱒之Loma salmonae形成異物瘤之水溫範圍介於9℃~29℃,超過此範圍,該病原則停止發育,不再形成異物瘤。同樣香魚Glugea plecoglossi感染後10至20天,在其間提高養殖水溫能有效制微孢子蟲病的發生。
由於體表之異物瘤囊孢破裂直接將微孢子蟲散播水中;因此,病魚應予撈除深埋、燒毀,發病池亦應徹底消毒曝曬,同時寄生於生殖器中之微孢子蟲亦可隨排精、排卵而排出體外,故亦應注意選購無感染本病之優良魚苗繁殖場。
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