已有的研究表明，蛙類歪頭病的致病因子為細(xì)菌，目前已經(jīng)從各類病蛙中鑒定出十幾株病原菌，包括：米爾伊麗莎白菌（Elizabethkingia miricola）、腦膜膿毒性伊麗莎白菌（E. meningoseptica）、肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）、醋酸鈣不動(dòng)桿菌（Acinetohacter calcoaceticus）等，并以伊麗莎白菌屬最為常見。這些菌株多為多重耐藥菌，其中一些菌株（如米爾伊麗莎白菌）與人類臨床分離株（可引起新生兒腦膜炎）具有較高的親緣關(guān)系。當(dāng)前，雖然對于歪頭病致病因子的鑒定工作取得了一定進(jìn)展，但其病理機(jī)制卻極少有研究，且我們對于健康蛙類所攜帶的本底病原菌的豐度及其潛在感染途徑等均不了解，這些研究的空缺使得養(yǎng)殖蛙類歪頭病
的防治工作遲遲無法取得進(jìn)展。
為此，中國科學(xué)院成都生物研究所江建平研究團(tuán)隊(duì)的朱未、常利明和趙春霖調(diào)查了四川境內(nèi)養(yǎng)殖黑斑蛙（俗稱青蛙）的歪頭病爆發(fā)情況。發(fā)現(xiàn)疾病爆發(fā)的蛙場內(nèi)至少存在兩種類型的病蛙：其中一種僅表現(xiàn)出歪頭的癥狀，其運(yùn)動(dòng)平衡喪失，大量溺死；另一種同時(shí)表現(xiàn)出歪頭、白內(nèi)障和浮腫等癥狀，繼而于陰暗處病死（圖1）。通過比較無癥狀個(gè)體、歪頭個(gè)體和“歪頭+白內(nèi)障”個(gè)體的腦、眼球和消化道菌群發(fā)現(xiàn)，米爾伊麗莎白菌是這些病蛙的致病因子，其在兩種病蛙的腦中均具有很高的豐度，而僅在“歪頭+白內(nèi)障”個(gè)體的眼球中具有高豐度。所有個(gè)體的消化道菌群中米爾伊麗莎白菌的豐度極低，說明其從消化道感染黑斑蛙的可能性較低。值得注意的是，多種其他類型的歪頭病致病菌亦存在于養(yǎng)殖黑斑蛙的體表或腸道中，雖然其不是此次疾病爆發(fā)的致病因子，但是卻有引起歪頭病爆發(fā)的潛在可能。
圖1 不同癥狀的病蛙和微生物組成分析
組織病理學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，歪頭個(gè)體表現(xiàn)出明顯的腦膜血管充血，而“歪頭+白內(nèi)障”個(gè)體還額外表現(xiàn)出明顯的軟腦膜淋巴細(xì)胞滲透以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷；兩種病蛙均出現(xiàn)肝臟脂肪儲(chǔ)備降低的現(xiàn)象。病蛙與無癥狀個(gè)體的主要基因表達(dá)差異存在于腦組織中，且這些差異基因主參與免疫反應(yīng)，病蛙表現(xiàn)出免疫識(shí)別（NOD-like receptor signaling pathway and Toll-like receptor signaling pathway）、發(fā)炎反應(yīng)（TNF signaling pathway and Cytokine-cytokine interaction）和適應(yīng)性免疫應(yīng)答（B cell receptor signaling pathway）的全面激活。兩類病蛙的基因表達(dá)在腦組織和肝臟中存在明顯差異。在腦組織中，“歪頭+白內(nèi)障”個(gè)體表現(xiàn)出強(qiáng)烈的天然免疫和炎癥應(yīng)答，且急性期蛋白的轉(zhuǎn)錄水平顯著升高；在肝臟中，“歪頭+白內(nèi)障”個(gè)體同樣表現(xiàn)出更顯著的急性期蛋白表達(dá)上調(diào)和能量代謝基因下調(diào)。這些結(jié)果共同提示兩種病蛙處于腦部感染的不同病理階段。結(jié)合人細(xì)菌性腦膜炎的病程，我們推測歪頭個(gè)體處于軟腦膜侵入和感染的早期，還未引發(fā)腦膜炎；由于未發(fā)現(xiàn)歪頭個(gè)體的肌肉存在明顯的病理和基因轉(zhuǎn)錄變化，因此我們推測歪頭癥狀和運(yùn)動(dòng)失衡可能是源于神經(jīng)系統(tǒng)感染。而在“歪頭+白內(nèi)障”個(gè)體中，感染已經(jīng)引起腦膜炎，其所伴隨的系統(tǒng)性發(fā)炎可導(dǎo)致“血眼屏障”的突破（眼部感染）和組織水腫，進(jìn)而解釋了為何“白內(nèi)障”癥狀的出現(xiàn)可以預(yù)測腦膜炎的發(fā)生（圖2）。
圖2 典型癥狀的病理機(jī)制
基于這些結(jié)果，我們?yōu)橥犷^病的預(yù)防提出以下幾點(diǎn)建議：
1.出現(xiàn)歪頭癥狀時(shí)病原菌已入侵腦膜，抗生素治療所導(dǎo)致的細(xì)菌裂解可能促進(jìn)炎癥反應(yīng)，加速病蛙的死亡，因此該疾病應(yīng)以預(yù)防為主；
2.由于多種致病菌被黑斑蛙正常攜帶，監(jiān)測黑斑蛙體表及養(yǎng)殖環(huán)境的微生物組成和豐度或可預(yù)測歪頭病暴發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)；
3.有研究表明兩棲動(dòng)物在暴露于某些滅活的病原物之后仍可獲得免疫記憶，而伊麗莎白菌感染可激活黑斑蛙的適應(yīng)性免疫，我們或可嘗試使用滅活病原菌暴露的方式提前激活黑斑蛙對該病原菌的的免疫能力。
該研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)研究項(xiàng)目(XDA19050201), 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31900327), 中國科學(xué)院西部之光人才培養(yǎng)項(xiàng)目(2016XBZG_XBQNXZ_B_008), 以及四川省科技廳基礎(chǔ)條件平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目(2019JDPT0020)的支助。近日，這項(xiàng)工作以常利明為第一作者，題為 “Microbiomic and transcriptomic insight into the pathogenesis of meningitis-like disease in cultured Pelophylax nigromaculatus”發(fā)表于水產(chǎn)領(lǐng)域經(jīng)典期刊Aquaculture。