嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）是革兰氏阴性杆菌，隶属于弧菌科气单胞菌属，广泛存在于淡水、污水及土壤中[1]。其能引发多种水生动物的传染病，导致水产动物出现出血症，给养殖业造成的经济损失尤为严重，是我国淡水养殖鱼类暴发性传染病的主要病原[2]。此外，嗜水气单胞菌还是人、畜、鱼共患的致病微生物，不仅能引起动物的全身性败血症或局部感染，而且也能引起人的急性胃肠炎、败血症及伤口感染、中耳炎、腹膜炎等，因而受到水产学界、兽医学界和医学界的广泛重视[3]。目前，国内外学者在对嗜水气单胞菌毒力因子及病害控制技术方面已取得了一定研究进展，该文对其研究现状进行综述。
1致病因子
嗜水气单胞菌产生危害的毒力因子主要有外毒素（exotoxin）、胞外蛋白酶（extracelluar protease）、S层蛋白（S-layer protein）、菌毛（fimbriae）、外膜蛋白（out-membrane pro-teins，OMPs）、脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）等[4]。该文将这些毒力因子归纳为外毒素、胞外产物和粘附因子3类，现逐一论述如下。
1.1外毒素（exotoxin）
1.1.1溶血素（hemolysin）。出血是变温动物感染嗜水气单胞菌的普遍症状[5]。由于在被感染鱼类的体内、体外均可检测到溶血活性，所以溶血素被认为是嗜水气单胞菌的主要毒力因子之一。龚晖等[6]用纯化溶血素分别与1%欧洲鳗鲡血红细胞、1%兔血红细胞、1%羊血红细胞进行溶血特性分析，并利用单克隆抗体进行溶血抑制试验，结果表明嗜水气单胞菌溶血素在单因子条件下与嗜水气单胞菌ECPs的溶血特性存在一定的差异。嗜水气单胞菌ZN1-ECPs中存在多种溶血性毒素，这些毒素对不同宿主的溶血能力存在差异，同一嗜水气单胞菌菌株对不同的宿主起主要作用的溶血性毒素也不同。Goswami et al[7]首次报道致病菌暴露在砷外源物质的情况下会抑制嗜水气单胞菌的溶血性和细胞毒性。
1.1.2气溶素（aerolysin）。aer毒素是嗜水气单胞菌的重要的毒力因子。它是一个分子量约为52.25 kD的单个分子的多肽，具有溶血性、细胞毒性、肠毒性，决定嗜水气单胞菌致病性的强弱。朱建萍等[8]从三角帆蚌体内分离出10株嗜水气单胞菌分离株并进行PCR法检测，结果证实aer基因携带率为50%。经过对症状进行对比后发现，分离自感染症状严重的三角帆蚌体内的5株嗜水气单胞菌均携带气aer基因，分离自轻度感染的三角帆蚌体内的5株嗜水气单胞菌未检测到aer基因，这也说明aer是嗜水气单胞菌的重要致病因子。
1.1.3肠毒素（cytolyticenterotoxin）。肠毒素是一种分子量为15 kD的蛋白质。用鼠和兔的肠绊试验检测其腹泻性毒性，其在兔的肠绊不引起黏膜损伤，但会导致液体积聚，所聚积液体的电解质内容和霍乱作用的结果相似。其可增加肠细胞分泌，但是未发现增加cGMP分泌。肠道内的嗜水气单胞菌导致的腹泻性病，容易为抗菌素抑制。研究表明，动物在大量感染嗜水气单胞菌时，肠道内肠毒素量大，与细胞不可逆结合，使体液大量损失，导致死亡[9]。
1.2胞外产物
1.2.1胞外蛋白酶（extracelluar protease）。嗜水气单胞菌的胞外蛋白酶也是主要的致病因子之一，能够直接引起宿主组织损伤，有利于细菌的入侵和营养供给，其存在与否直接与菌株毒力相关。储卫华等[10]证明胞外蛋白酶具有致病性。但Cascón et al[11]分别克隆了嗜水气单胞菌的胞外淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶及磷脂酶，认为就其致病性而言，胞外蛋白酶有的具有直接致病性，有的则不具有直接致病性。引起这种差异的原因可能是蛋白酶不仅可以协同其他毒力因子共同作用机体，而且还具有活化其他致病因子的作用。嗜水气单胞菌分泌的外毒素是以无活性的前提形式存在的，必须经过蛋白酶作用将前体C末端的蛋白降解才能发挥生物学活性。因此，有些蛋白酶虽然没有直接的致病性，但其可以借助其他的毒力因子发挥作用。一般认为热稳定金属蛋白酶有直接的致病性，而热敏感丝氨酸蛋白酶则没有直接的致病性。
1.2.2磷脂酶基因（Phospholipase gene）。Merino et al[12]从嗜水气单胞菌AH-3克隆测序了磷脂酶A1基因pla和磷脂酶C基因plc。2个克隆基因pSK-PLA（pla）和pSK-PLC（plc）的测序结果分别为2 602、2 868 bp，pSK-PLA含有一个ORF（176-2591），编码805个氨基酸，分子量82.7 kD；pSK-PLC含有一个ORF（885-2691），编码572个氨基酸，分子量为64.8 kD。2个基因在GenBank中的序列号分别为AF092033和AF092034。磷脂酶A1和磷脂酶C具有不同的磷酯酶活性，前者只具有PLA1活性，没有溶血性、细胞毒性和肠毒性；后者具有细胞毒性，没有溶血性或溶血性很弱。磷脂酶C是嗜温性气单胞菌的一个重要的致病毒力因子。
1.3粘附因子
细菌感染宿主的第一步就是粘附，病原菌通过粘附因子在合适宿主的特定组织或体表上定植而不被机体清除掉，从而有利于细菌在机体内增殖并产生毒性。嗜水气单胞菌的粘附因子包括菌毛（fimbriae）、S层蛋白（S-layer protein）、脂多糖（LPS）和外膜蛋白（OMP）。Ottaviani et al[13]研究表明，生长温度影响嗜水气单胞菌的粘附性。
1.3.1菌毛（fimbriae）。菌毛根据形态的不同可以分为W（wavy）菌毛和R（ragid）菌毛。W菌毛长而易弯曲呈波浪状，菌毛数量虽少，但与嗜水气单胞菌的粘附及血凝作用有关。R菌毛短而硬，数量多周身分布，与细菌的自凝作用有关，与血凝作用无关，不是粘附素。朱兴国等[14]通过嗜水气单胞菌与HEP-2细胞进行粘附和粘附抑制试验，结果表明抗4型菌毛抗体可抑制80%的嗜水气单胞菌对HEP-2细胞的粘附，说明4型菌毛能介导嗜水气单胞菌的粘附过程。
1.3.2S层蛋白（S-layer protein）。许多病原菌在菌体外表面具有一层晶格状排列的结构，称为S层。S蛋白是组成其S层的蛋白亚单位，有规则地排列在菌体表面，完整地包裹着菌体，具有抗吞噬、抗补体等作用。结合国内外研究结论，S蛋白的相对分子量在51.5 kD左右，由天门冬氨酸等16种氨基酸组成，其中疏水性氨基酸占35%～42%，酸性氨基酸的比例高于碱性氨基，不含半胱氨酸[15]。而许冬青等[16]用自制兔抗AhJ21株S蛋白抗体建立间接ELISA法，检测结果显示，20~30 h S蛋白表达量较高。证明AhJ21株纯化的S蛋白含有天门冬氨酸等16种氨基酸，并且发现不同菌株S蛋白N端序列之间无同源性，说明不同毒株S蛋白的免疫原性有所不同。
1.3.3脂多糖（LPS）。脂多糖是嗜水气单胞菌的内毒素，表现的毒性作用主要有热原性、白细胞数目减少或增多、弥漫性血管内凝血、神经症状及休克以至死亡等。除了毒性作用外，其中抗原脂多糖还具有粘附因子的作用[17]，而且一些脂多糖与OMP形成的复合物还与血凝性和细胞粘附有关。因此，细菌具有很强的改变代谢的能力，以适应变化的环境，如温度、pH、渗透压、营养等。细菌的外膜（主要是LPS起主要作用）是用来改变代谢的主要结构，通过它来调节适应各种变化。改变OMPs成分的能力使得致病菌能快速适应寄主体内的环境，从而逃避寄主的防御系统[18]。Abdel-Aziz et al[19]研究结果表明,肌醇六磷酸酯能起到降低嗜水气单胞菌脂多糖毒力的作用。
1.3.4外膜蛋白（OMP）。外膜蛋白是革兰氏阴性菌外膜的主要结构，含有多种蛋白成分，是嗜水气单胞菌重要的粘附因子和保护性抗原，与细菌的毒力也密切相关。根据其分子量大小可以分为22、31、38、43、50 kD 5种，其数量和种类随着菌株的不同而不同。近年来，刘明智等[20]研究发现外膜蛋白中的一类微孔蛋白—OmpW基因在克隆后具有良好的免疫原性，这为嗜水气单胞菌基因工程亚单位疫苗的研制提供了新的思路，也将引起外膜蛋白研究的新热潮。
2嗜水气单胞菌危害控制
嗜水气单胞菌可引起软体动物、淡水鱼类、两栖类、爬行类、鸟类及哺乳动物等多种动物全身性败血症或局部感染，并常致动物死亡。近年来对水产养殖动物的危害尤为严重，已成为养殖甲鱼、鲤鱼、罗非鱼、河蟹、牛蛙等的常见病。目前，对于嗜水气单胞菌的病害控制主要有免疫控制、药物控制和生态控制3个方面。
2.1免疫控制
水产养殖上主要有2类疫苗：一类是由灭活的病原组成，另一类为弱毒病原。灭活的疫苗是由死的病原或病原的一些成分如细菌脂多糖或灭活的毒素组成的，能刺激动物的免疫系统。弱毒疫苗含有减毒的活病原，能诱导特异性抗体，并与自然感染相似。而后者由于存在病原恢复毒力的风险而限制使用。在疫苗中使用的抗原主要是热灭活或福尔马林灭活的细菌。孟小亮等[21]用嗜水气单胞菌分别制备了FAh、LPS和OMP种疫苗，并且采用比较其免疫原性的方法证明了3种疫苗具有相同的免疫原性，并且测得细胞吞噬活性、细胞内杀菌活性、体液抗体水平均显著高于对照组。李圆圆等[22]用0.30%福尔马林灭活西伯利亚鲟菌株X1，将其制成灭活全菌苗，对西伯利亚鲟进行注射免疫。研究结果表明，在嗜水气单胞菌X1全菌苗中加入弗氏不完全佐剂（Freund"s incompleted adjuvant，FIA）后，X1全菌苗对西伯利亚鲟的免疫保护率由50%提升到70%。陶家发等[23]从患溃疡病的鳜鱼肾脏中分离得到嗜水气单胞菌GYK1，证明用0.30%甲醛（37 ℃，24 h）可完全灭活菌液，制备的疫苗安全性良好，效力合格，并建立了鳜鱼致病性嗜水气单胞菌灭活疫苗原液的生产工艺，缩短了培养时间，降低了甲醛液灭活浓度，减少了灭活疫苗原液的甲醛残留。
20世纪90年代又出现了亚单位疫苗、DNA疫苗、合成肽疫苗等新型鱼用疫苗，孙建和等[24]研制了嗜水气单胞菌亚单位疫苗，但是仅处于实验室阶段。DNA疫苗易于构建、制备和大量生产，具有高效的免疫效果，但是鱼用DNA疫苗对环境会产生一定负面影响，而且操作费时费力，在实际生产中不宜应用[25]。
2.2药物控制
邓国成等[26]用从出血的草鱼中提取的2株嗜水气单胞菌菌株进行细菌药敏试验，结果发现2个菌株对喹诺酮类药物（环丙沙星、诺氟沙星和氧氟沙星等）高度敏感，对氨基糖苷类抗生素（链霉素、新霉素）不敏感。石亚素等[27]在对从甲鱼中分离的嗜水气单胞菌的抗菌药物的敏感性试验中研究证明，嗜水气单胞菌对先锋V、洁霉素、氯霉素部分耐药，对痢特灵、氨基苷类、喹诺酮类、第三代头孢菌素类等药物100%敏感。李爱华等[28]研究认为嗜水气单胞菌对青霉素类和头孢菌素类药物全部具有耐药性，对万古霉素多数都不敏感。
2.3生态控制
20世纪80年代以来，由于抗生素所产生的耐药性问题，导致动物体内菌群失调问题以及其本身的残留性问题越来越严重，使消费者对水产品的安全性产生了信任危机。益生菌（probiotics）利用微生物来调节动物体内的微生态平衡，具有恢复机体正常生理功能、防治病害、增进健康、无抗药性、无残留的优势，从而引起越来越多的关注。早在1965年，Lilly et al[29]就将益生菌定义为“可以促进另一微生物生长的微生物”，这和抗生素的定义恰好相反。1974年，Parker[30]将益生菌定义为“能够有助于调节肠道微生物平衡的生物体或物质”，但并没有把抗生素排除在外。2001年联合国粮食与农业组织和世界卫生组织将益生菌定义为“当达到适当的数量就会有益于寄主生命健康的活的微生物”[31]。目前，在水产病害控制上使用较多的益生菌为乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌和由光合细菌、乳酸菌等多种有益菌种组成的复合活性益生菌。
益生菌抑制嗜水气单胞菌的作用机制主要有以下几个方面：①提供营养成分，分泌酶类物质，改善机体代谢，提高饲料转化率。Ziaei-Nejad et al[32]用商品化的芽孢杆菌饲养不同发育时期的印度明对虾得到了较高的生长率和饲料转化率，同时测得对虾消化道内的淀粉酶、总蛋白酶和脂肪酶均有明显提高。潘康成等[33]将有益芽孢杆菌以1%的比例加入到基础日粮中饲喂鲤鱼，结果发现肠道中的消化酶活性显著提高，尤其是对蛋白酶和淀粉酶的活性有明显的促进作用。②与致病菌竞争粘附位点和营养，并释放胞外抑菌物质。Laurent et al[34]认为益生菌可以通过在肠道和其他组织上和病原菌争夺粘附位点来防止病原菌定植。Garcia et al[35]试验表明，乳酸杆菌K1在体外能够和嗜水气单胞菌竞争粘附位点。Lategan et al[36]研究指出益生菌能分泌有机酸、超氧化物歧化酶、过氧化氢、溶菌酶、细菌素等具有杀菌或抑菌作用的胞外物质。郝向举等[37]筛选出一株地衣芽孢杆菌ESB3，发现其分泌胞外抑菌物质对嗜水气单胞菌有极强的抑制力。③提高水产动物自身的免疫力。Kumar et al[38]和Nayak et al[39]报道指出枯草芽孢杆菌可以提高机体的血清杀菌活性、白细胞数和溶菌酶活性。殷海成等[40]研究发现投喂苏云金芽孢杆菌能显著提高鲤鱼血液中细胞吞噬活性、溶菌酶活性；提高凝集抗体效价，且受免疫鲤的血清凝集抗体效价随着芽孢杆菌浓度的增加而升高，当苏云金芽孢杆菌在饲料中的添加浓度为5.0×1011 CFU/kg时，受免疫鲤鱼获得最高免疫保护率，达到75%。
随着分子生物学、遗传学和微生物学等学科发展，人们开始将基因芯片、分子克隆、基因重组、蛋白表达等分子生物学技术应用到益生菌的筛选和功能的构建上。研究发现，采用基因芯片技术不仅可以快速、高效地筛选功能性益生菌，还可以结合生物信息学方法对其进行更加透彻的分析，从而确定益生菌的作用机理[41]。Mason et al[42]将从鸡饲粮中分离出的、对热敏感的乳酸杆菌的质粒进行基因改良，获得了对热稳定的目的菌株。叶崇军等运用紫外—硫酸二乙酯、微波—硫酸二乙酯分别对产纤维素酶蜡样芽孢杆菌和产蛋白酶蜡样芽孢杆菌进行复合诱变，选育出酶活较高的蜡样芽孢杆菌作为益生菌[41]。陈文典等[43]深入研究了益生菌芽孢杆菌微胶囊化的工艺，制作出具有良好的耐酸性和肠溶性的芽孢杆菌微胶囊，试验结果表明在饲料中添加后可明显增强中华绒鳌蟹对致病性嗜水气单胞菌的抗感染能力。
3展望
嗜水气单胞菌污染的主要对象是水产动物性食品，随着人们对水产品需求量和消费量的不断增加，其作为致病微生物的地位已被确定，并且日益成为当代公共卫生关注的重要对象。
疫苗免疫和药物控制依然是水产养殖中控制嗜水气单胞菌等致病菌的主要方法。鱼用疫苗及其相关技术在近几年的研究与推广应用中也取得了一系列可喜的成绩。疫苗的种类随着时间的推移，也趋向于多样化。但是也要看到鱼用疫苗仍然存在一些问题，如疫苗进入鱼体的机制和方式仍然有待进一步研究，如何改进接种方式也是新型鱼用疫苗推广应用的一道难题。因此，为使鱼用疫苗得到很好的应用和发展，今后仍需开展大量的工作。
虽然药物控制的发展迅速，但是由于一些化学药物有效面窄，预防作用弱，加之病鱼往往因厌食而难以摄取到有效的药物剂量。药物在动物体中残留，危害到人类的健康，且长期用药带来环境污染，并导致耐药性微生物大量出现。同时，长期的药物“保护”使大量本应被淘汰的抗病力弱的个体存活下来，且在种群中所占比例逐渐增大，导致整个群体的抗病能力下降，严重影响养殖业的发展。因此，学者们开始寻找控制嗜水气单胞菌的新方法。
与药物控制相比，益生菌则是通过改善养殖体系的水体环境，在宿主体内分泌营养物质和消化酶，提高宿主的抗病性，改善其免疫系统，降低疾病的发病率，进而提高水产养殖产量和经济效益，具有无毒高效的优点[44-45]。这些优点都为控制嗜水气单胞菌在水产养殖中的危害提供新的思路和方向，也是未来水产动物健康养殖的主要趋势。但是针对宿主体内微生物之间的相互作用即益生菌的免疫和定植的机理等问题，尚处在初级探索阶段。而且在水产养殖中益生菌的使用量仅是基于经验，并没有一个科学的依据。因此，对于安全性、抗药性问题必须引起足够重视，加强对抗药性菌株和菌株安全性的检测，使益生菌产品更快、更好地为水产养殖业服务。此外，可以尝试将益生菌作为基因工程的受体菌进行改良，使之能够大量表达一些有用的外源基因如溶菌酶基因、抗菌肽基因等，运用基因重组技术可以构建粘附定植力强、菌株稳定、耐氧、耐酸的优良菌株，使益生菌的选择和设计更加合理、高效，这些都为益生菌在水产上的推广使用提供了理论基础和技术支持。总之，在对嗜水气单胞菌的控制中，进一步加强对高效益生菌制剂的研究与开发必然有十分广阔的应用前景。
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