中国淡水鱼类寄生虫研究七十年(中):生态学以及流行病学和药物学

发表时间:2025/01/20 22:12:10  浏览次数:506  
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接上文:中国淡水鱼类寄生虫研究七十年(上):病原生物学

2 生态学(含流行病学)

寄生虫生态学主要是研究寄生虫与寄生虫、寄生虫与宿主以及寄生虫与环境之间的相互作用关系,为寄生虫病生态防控提供理论基础。尽管我国从20世纪50年代开始,就对鱼类寄生虫的生活史和寄生虫区系进行了较多的研究,但对鱼类寄生虫生态学系统地开展研究始于20世纪90年代。聂品发表了寄生虫种群生态学的综述,把当时国际上鱼类寄生虫生态学的先进理念引入我国,随后率领团队用定量研究方法开展了鱼类寄生虫种群生态学和群落生态学研究,为我国鱼类寄生虫的生态学研究奠定了基础。

2.1 种群生态学

温度、盐度、水流和光照等环境因子直接影响着寄生虫的繁殖、生长和感染,从而影响寄生虫种群动态。我国学者在这方面开展了一系列研究工作,如聂品等研究了寄生于鳜鳃部的河鲈锚首虫的种群生物学和摄食特点;大多数单殖吸虫寄生在鱼类体表,通常表现出明显的季节发生规律,比如草鱼、鲢、鲫鳃部寄生的绝大多数指环虫种类在冬末春初就有较高的感染,且在秋季有一个小的感染高峰,比通常在养殖生产中指环虫病的防控时间要早1~2个月;体内寄生蠕虫的发育、中间宿主种群数量都受到水温影响,因此其感染也表现出较强的季节性,比如在广东,鱊头槽绦虫感染当年和1冬龄草鱼,且在春末夏初有较高的感染强度,在2龄草鱼中则没有感染。

生境对寄生虫的影响还体现在分子水平上,种群遗传常用于寄生虫的分子流行病学研究。比如我国学者研究发现,不同水系对杜父鱼驼形线虫种群遗传多样性产生明显的影响,而在同一水系的不同宿主中没有遗传分化;生境片段化也明显影响了黄颡鱼前驼形线虫种群的遗传分化。

在鱼类寄生虫种群与宿主相互作用方面,我国学者的研究证实了宿主密度、行为、免疫力等都影响着寄生虫种群的繁殖、发育、感染和存活,从而影响寄生虫的种群分布模式;而寄生虫感染也会影响宿主的繁殖、生长和存活,从而调节宿主种群,鱼类寄生虫空间分布通常表现为聚集分布模式。寄生虫频率分布以及聚集度与宿主年龄的关系可用来推测寄生于鲢、鳙的鲢中华鳋、寄生于黄颡鱼的巴氏叶形吸虫是否引起了宿主死亡。

消化道寄生虫和肠道菌群占据着相同的生态位,它们密切接触,难免会发生相互作用,比如我国学者研究发现,日本许氏绦虫和鱊头槽绦虫的寄生虽然没有显著影响鲤和草鱼的肠道菌群多样性,但都改变了菌群组成,同时发现了一些与绦虫感染相关的肠道微生物种类和致病菌,这有可能为鱼类肠道寄生虫病的综合防治提供新的思路。

(鲺)

2.2 群落生态学

鱼类寄生虫区系调查是寄生虫群落生态学研究的基础。它不仅为寄生虫种类鉴定提供详细数据,而且为渔业资源保护与开发、养殖鱼类寄生虫病的防控提供重要参考。最早于19世纪50年代,中国科学院水生生物研究所(以下简称水生所)与苏联科学院合作调查了辽河鱼类寄生虫区系,并出版了《中国淡水鱼类寄生虫论文集》。1963年水生所联合国内多家单位,对湖北省重点养殖地区的湖泊、水库和池塘进行了鱼类病原调查,并编写了后来影响巨大的《湖北省鱼病病原区系图志》。1988—1990年,水生所在开展西南武陵山区生物资源调查时,对该地区四大水系中100多种鱼类的寄生虫种类及其分布进行了详细的描述,撰写了 “武陵山地区鱼类寄生虫区系”报告。除以上这些较大规模的区系调查外,我国鱼类寄生虫研究者还分别在其他地区进行过一些较小规模的调查,比如武夷山鱼类寄生蠕虫,洪泽湖鱼类寄生蠕虫,洪湖鱼类寄生虫种类组成,保安湖鱼类寄生虫区系,丹江口水库鱼类寄生虫;西藏高原鱼类寄生虫种类;新疆鱼类寄生虫区系等。

地理阻隔、盐度等环境因素影响鱼类寄生虫群落结构,寄生虫群落组成和多样性也常用于环境评价和生物指示。Nie等通过分析长江中下游不同湖泊中鲤消化道寄生蠕虫群落结构,认为湖泊环境和生物组成是造成寄生虫群落结构差异的主要原因。Li等通过比较通江湖泊和阻隔中黄颡鱼寄生虫群落组成和多样性,评价了江湖阻隔对寄生虫群落的影响;盐度会影响寄生虫的存活,通过调查不同生态型和不同洄游距离刀鲚寄生虫群落的组成特征,探讨了这些寄生虫作为生物标记在鱼类种群区分和鱼类洄游时间、路线推测中的作用。马幸荣等、Li等认为水体富营养化可能是造成野生和人工养殖条件下鲫鳃部寄生指环虫的群落结构差异的主要原因等。卢明淼等发现绝大多数体内寄生蠕虫都是通过鱼类摄食传播,因此,肉食性鱼类鳜的消化道寄生蠕虫群落具有较高的多样性。

随着寄生虫调查涉及鱼类宿主种类和区域的增加,一些新的寄生虫种和属不断被发现和报道,进一步丰富了对鱼类寄生虫物种多样性的认识,也加深了对鱼类寄生虫群落生态学的理解。

2.3 实验生态学

实验生态学是寄生虫生物学、生态学和寄生虫病防控的重要研究手段,它对我们了解寄生虫生活史、生态习性以及进行杀虫药物筛选等至关重要。我国在鱼类寄生虫实验生态学方面开展的工作还较少,而且基本上集中在近10年。寄生虫在体外培养和体感染系统是进行寄生虫实验生态学的重要平台。Zhang等利用金鱼-坏鳃指环虫感染系统研究了温度对坏鳃指环虫产卵、孵化和发育的影响,发现指环虫一旦离开鱼体,存在应激产卵现象;明确了坏鳃指环虫在20°C 条件下生活史周期为8~10天,据此提出了指环虫病防治需要连续用药2次且间隔约7天;同时也发现坏鳃指环虫虫卵在短暂的室温孵育后放入5°C低温条件仍能正常发育,解释了指环虫在冬末春初有较高感染丰度的原因。Zhou等、Jin等利用金鱼-小林三代虫感染系统研究了宿主种群大小和宿主密度对三代虫传播的影响,提出了三代虫在一定宿主密度下是密度制约传播,当宿主密度达到一定阈值后三代虫传播成为频率制约模式;并通过不同传播力鱼类与金鱼的混养,发现加入低传播力鱼类可显著减少三代虫传播,而无传播力宿主则没有起到稀释效应作用。实验生态学结果不仅可直接应用于生态防控,而且拓展了我国寄生虫生态学的研究手段和研究范围。

2.4 生态防控发展前景

在当前养殖条件下,寄生虫病发生非常频繁和严重,但由于寄生虫复杂可变的抗原以及免疫逃避机制,目前还缺乏有效的寄生虫疫苗;另外,由于水产高效杀虫药物的缺乏,以及寄生虫易产生抗药性等原因,使得寄生虫病的药物防控愈发困难。加之近年来水产养殖模式和理念不断革新,现代渔业朝着生态化、有机化和设施化、智能化的方向发展。在此形势下,寄生虫病的生物防治或生态防控显得更加重要。

建立无特定疫病苗种场,避免养殖鱼类苗种携带特定寄生虫病原,是从源头控制寄生虫病传播的重要生态防控途径之一;研究寄生虫的生活史,以及寄生虫繁殖、传播与环境的关系,切断传播途径,是生态防控手段之二;研究鱼类养殖密度、鱼类混养对寄生虫传播的影响,通过合理的鱼类养殖模式来减少寄生虫的传播,是生态防控手段之三。因此,要实现鱼类寄生虫病的生态防控,首先必须在上述的寄生虫生活史、寄生虫传播规律、寄生虫与宿主关系、寄生虫与环境关系等基础研究方面打下坚实的基础,然后才能发展出高效、科学的生态防控技术,达到综合防控寄生虫病的目的。

3 药物学

3.1 抗寄生虫药物的种类及其作用机理

药物防控是鱼类寄生虫病防治不可缺少的手段。中国鱼病学自创立之初,就着眼于理论联系实际,急生产之所急,解决渔业生产中遇到的实际问题,因此,杀虫药物的筛选也是最早进行的工作之一。我国最早研究的寄生原生动物病是草鱼苗种的鳃隐鞭虫病,倪达书在研究过程中找到了用0.7克/立方米的硫酸铜全池泼洒以杀灭鳃隐鞭虫的有效方法,同时发明了简易的药物挂袋法并在生产应用中证明有良好的治疗效果。针对这种鱼类寄生虫病防治方法的建立,实际上也标志着我国鱼病防治工作迈出的第一步。此后,在江苏、浙江、广东等地的池塘养殖过程中先后发现不少种类的寄生原生动物也能引起草鱼发病,特别是车轮虫、小瓜虫、斜管虫、吸管虫、杯体虫等引起的病害非常广泛,这些寄生虫病经硫酸铜治疗,除小瓜虫外,均取得同样的良好效果。小瓜虫病作为一种世界性鱼病,对淡水养殖鱼类危害巨大,倪达书等曾试验用醋酸亚汞杀灭此虫,效果良好,并在很长一段时间内作为杀灭小瓜虫的特效药使用。但由于汞制剂对人体有较大的毒害作用,极易产生富集性中毒或致畸、致癌,已经禁止使用。

我国在鱼类蠕虫病药物防治方面最早是关于鱊头槽绦虫病的研究。廖翔华等对引起草鱼种大量死亡的鱊头槽绦虫病防治方法进行了研究,发现以槟榔粉治疗后感染率减低4.8%~45%。在鱼类寄生甲壳动物病的防治方面,经徐墨耕等摸索出硫酸铜和硫酸亚铁合剂(体积比5∶2)对中华鳋有显著的杀灭效果,并一直沿用至20世纪80年代以后。尹文英筛选了“六六六”(六氯环己烷)可有效杀灭鲺,在20世纪70年代以前生产上广为应用;但由于其致癌性,现已被禁止使用并为敌百虫所代替。潘金培等研究了锚头鳋的寿命并将其成虫分为“童虫”、“壮虫”和“老虫”三种形态,发现0.3~0.5 克/立方米的晶体敌百虫全池泼洒可有效控制鲢鳙锚头鳋病,这种方法也延续至今。在早期对粘孢子虫病的防治方面,吴宝华等探讨了鲢碘泡虫在池塘条件下的发生、发展规律及其季节性生长动态,并筛选了粉剂敌百虫和磷酸氯喹两种有效的治疗药物;但是由于当时对粘孢子虫的生活史还不清楚,所以这种防治鱼类粘孢子虫病的方法并没有被广泛证实和使用。我国鱼病防治的早期阶段,药物基本上是移植于医药、兽药及部分农药,但由于鱼类的病原体与人、畜禽和农作物等的病原体有较大差别,所以大部分药物要么毒性大、要么污染水体、要么效果欠佳,到现在仍在使用的药物种类较少。

水产病害防控药物(以下简称渔药)的研究和使用在近二十年的发展历程中逐步正规化,并在药物作用机制、给药方式、剂型、疗程、休药期等方面逐渐形成了自己的特色,1998年以后我国陆续出版了《渔药手册》、《新编渔药手册》、《渔药药剂学》、《渔药药效学》、《渔药药理学与毒理学》等一系列著作。根据药理作用和寄生虫种类的不同,也逐步发展出了抗鱼类寄生原生动物类药物、驱杀鱼类寄生蠕虫类药物和驱杀鱼类寄生甲壳动物药物等。但是在抗鱼类寄生原生动物类药物方面,对许多原虫病目前仍缺乏理想的药物,比如小瓜虫病和粘孢子虫病等虽然不能说完全无药可医,但效果显著的药物仍在寻找当中。

目前常用的抗鱼类寄生原生动物药物主要有硫酸锌粉、硫酸锌、三氯异氰尿酸粉、硫酸铜硫酸亚铁粉、盐酸氯苯胍粉、地克珠利预混剂等。硫酸铜和硫酸锌都属于重金属盐类杀虫剂,其中铜离子(Cu2+)可与虫体蛋白质结合形成络合物(螯合物),使蛋白质变性、沉淀,配合硫酸亚铁的组织收敛作用,可起到很好的杀虫作用;硫酸锌的锌离子Zn2+)与虫体蛋白质结合形成蛋白盐使其沉淀,同时易与虫体细胞一些活性酶的巯基结合而使其失活;地克珠利属于三嗪类光谱抗球虫药,目前主要用于防治鲤科鱼类的粘孢子虫病;盐酸氯苯胍则属于胍基衍生物杀虫剂,通过干扰内质网的高尔基体,抑制氧化磷酸化反应和ATP酶的活性,也用于治疗鱼类的粘孢子虫病。

驱杀鱼类寄生蠕虫类药物方面,常用药物有敌百虫溶液/精制敌百虫粉、甲苯咪唑溶液/复方甲苯咪唑粉、(复方)阿苯达唑粉、吡喹酮预混剂、阿维菌素溶液、伊维菌素溶液、盐酸左旋咪唑片。它们的作用机制包括以下三方面:(1)抑制虫体内某些酶的活性,比如敌百虫属于有机磷类杀虫剂,通过抑制虫体的胆碱酯酶活性,致使虫体内乙酰胆碱积聚,继而导致虫体死亡。(2)干扰虫体的代谢,比如甲苯咪唑与阿苯达唑粉属于苯并咪唑类驱虫杀虫剂,通过与寄生虫细胞微管蛋白结合,阻碍寄生虫细胞微管系统的形成,从而发挥作用;吡喹酮能够使虫体表膜去极化而阻断糖代谢,致使虫体死亡。(3)影响神经肌肉系统的正常功能,比如阿维菌素与伊维菌素属于抗生素类杀虫剂,通过与虫体的神经-肌肉突触的特定位点结合,导致正常的动作电位不能释放,最终引起虫体麻痹死亡。

驱杀鱼类寄生甲壳动物药物常用的有:高效氯氰菊酯溶液、氰戊菊酯溶液、溴氰菊酯溶液、辛硫磷溶液、敌百虫溶液/精制敌百虫粉。这些药物主要作用机制包括两方面:(1)抑制虫体内某些酶的活性,比如辛硫磷通过抑制虫体的胆碱酯酶活性而破坏正常的神经传导,引起虫体死亡。(2)引起虫体神经细胞膜钠离子通道功能异常,比如菊酯类接触寄生虫后选择性作用于虫体神经细胞膜上的钠离子通道,造成钠离子持续内流,引起虫体过度兴奋、痉挛,最后麻痹而死。

在化学药物广泛应用的今天,人类出于对化学药物负面影响的担忧及对回归自然的追求,天然药物近年来又重获青睐,除了努力开发天然物质作为新药外,还研制化学药物与天然药物的复合制剂,这已成为人药及兽药的发展趋势之一,在渔药方面也有同样的苗头。近年来,国内鱼病学工作者在驱杀鱼类寄生虫的中草药筛选方面也做了许多努力,筛选了很多潜在替代药物,如博落回、苦参、百部、贯众、黄花烟草、黄连、曼陀罗、鸦胆子、木通、槟榔、重楼等的原粉或有效成分提取物。

但是,目前真正能够产业化应用的具有高效杀虫效果的鱼类寄生虫病专用天然药物产品仍然寥寥无几。与人用和兽用天然药物相比,我国抗鱼类寄生虫天然药物的研究目前还处于起步摸索阶段,对其有效杀虫成分的化学结构分析、提取和纯化、人工合成、抗虫机制、药物代谢与残留、对环境生态的影响等的研究,还有很长的路要走

3.2 鱼类寄生虫的抗药性及其控制策略

寄生虫抗药性是指经药物作用后寄生虫产生对药物敏感性下降的现象。随着水产养殖业中抗虫药物的长期、频繁、大量使用,鱼类寄生虫抗药性越来越普遍和严重,不仅影响寄生虫病的防治效果,还带来环境污染和食品安全问题。因此,控制寄生虫抗药性的产生是提高鱼类寄生虫病防治效果的一个重要措施。

迄今为止,我国鱼类寄生虫抗药性研究几乎是空白。李文祥等对寄生虫抗药性产生的机制及其控制策略进行了综述。抗药性产生的机制主要有三种:一是基于改变穿透性的抗药性机制,即通过虫体的渗透屏障结构和成分的改变,来减少杀虫药物在虫体内的渗透率和残留量,主要包括减少药物的表皮渗透,以及增加药物的运输和排出;二是基于靶标修饰的抗药性机制,即虫体中与杀虫剂作用的靶标分子发生突变或者表达水平的改变,减少了与杀虫药物结合,从而降低对药物的敏感性;三是基于增加新陈代谢的抗药性机制,即通过虫体内解毒酶系表达量或活性的增加来提高虫体对杀虫剂的降解能力,使药物失活。

在我国,几乎只有零星的涉及鱼类寄生虫抗药现象的发现的报道,对抗药机制的研究还没有。如发现在欧洲鳗鲡集约化养殖中,拟指环虫对多种药物都产生了严重的抗药性。对寄生虫抗药性产生的分子机制研究尚未涉及,仅在模式动物— 秀丽隐杆线虫上做过最粗浅的尝试[141]。鉴于此,选择合适的寄生虫类群,开展鱼类寄生虫抗药性研究,是我国鱼类寄生虫病防治中亟待开展的基础工作,建议从以下几个方面入手:(1)建立抗药性的检测方法,在重点养殖区域调查鱼类寄生虫抗药性产生的基本情况;(2)针对抗药寄生虫,鉴定抗药性基因,阐明抗药机制;(3)将抗药性基因作为抗药性治疗或研发新型药物的靶标;(4)研究寄生虫抗药性产生规律,建立合理的药物轮用和组合策略,避免或减缓抗药性产生。

(参考文献:略)

致谢本文作者:李 明,李文祥,赵威山,周伟钿,步夏莲,吴山功,邹 红,王桂堂

备注:西南渔业网配图并对内容略有修改

(备注:知乎号"渔人刘文俊"欢迎您的光临!不误导不夸大不炒作不标题党。本文内容和图片大多来源于网络资料,如有异见请告知,欢迎指正和留言讨论,如有不同见解或者内容补充请私信或留言或评论分享!)

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