Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zur sicheren Identifikation und zur Pathogenität garnelen- und humanpathogener Vibrio spp. in Aquakultur-Rezirkulationssystemen zur Garnelenproduktion

Bauer, Julia Marlene

Wegen ihres pathogenen Potentials für weißbeinige Riesengarnelen (Litopenaeus vannamei), ist die Speziesidentifikation von Vibrionen von großer Bedeutung. Weltweit gibt es Berichte über Verlustgeschehen bei Riesengarnelen und anderen aquatischen Lebewesen durch Infektionen mit diesen Erregern. Vibrionen sind in aquatischen Ökosystemen weit verbreitet, ihr pathogenes Potential ist jedoch bei vielen Spezies noch ungeklärt. Im Rahmen der Lebensmittelsicherheit ist eine sichere Identifikation und eine Beurteilung der Pathogenität von großem Interesse, da eine Vielzahl von Vibrionen auch humanpathogen sind und im Nahrungsmittel „Garnele“ häufig nachgewiesen werden. Die durchgeführte Studie ergab stark divergente Ergebnisse bei der Identifizierung von Vibrionen. Bei einigen Vibrio sp. war eine sichere Identifizierung nicht möglich. Einige Gründe hierfür sind das Fehlen von Einträgen in den digitalen Datenbanken, eine geringe Anzahl von vergleichbaren Isolaten und starken interspezifischen Ähnlichkeiten der biochemischen Eigenschaften, aber auch der DNA- Sequenzmuster. Zur schnellen und einfachen Identifizierung von pathogenen Vibrio spp. kann die Sequenzierung des 16S rRNA Gens (V1-V8) oder die Verwendung der MALDI-TOF Massenspektrometrie empfohlen werden. Nichtsdestotrotz ist eine Bearbeitung der Datenbank, welche die Hauptspektren von Vibrionen enthält ratsam, um verlässliche Ergebnisse zu erhalten. Die Einschätzung der Pathogenität verschiedener Vibrio spp. erfolgte mittels Analyse verschiedener Genloci. VPI, ToxR, ToxS als bekannte Pathogenitätsfaktoren von V. cholerae, einige Vertreter der Hämolysine und Flagelline, sowie die Sekretionssysteme T6SS1 und T6SS2 von V. parahaemolyticus wurden als mögliche Anzeiger eines potentiellen Infektionsrisikos analysiert. Die Untersuchungen ergaben große Unterschiede in der Detektion von diesen Genen auch innerhalb einer Spezies. Dies kann auf Unterschiede der Pathogenität verschiedener Isolate hindeuten. Die Analyse dieser Faktoren als Präventionsmaßnahme in RAS scheint nicht sinnvoll.

Mortalities due to Vibrio infections in shrimps are worldwide of great concern. Bacteria from the genus Vibrio are ubiquitous in marine ecosystems as well as in aquaculture systems. The evaluation of the pathogenic potential of many Vibrio spp. is of great importance. Therefore, identifying Vibrio species from recirculating aquaculture systems (RAS) for Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) is a main aspect in determining the risk for animals’ as well as for the consumers’ health. The results achieved by different identification methods were highly divergent for many of the analysed isolates and for several Vibrio spp.. Some isolates could not be identified securely. Main reasons for these difficulties resulted from missing entries in digital databases, low numbers of comparable isolates in the databases, and high interspecific similarities of biochemical traits and nucleotide sequences between the closely related Vibrio sp.. Sequencing of the 16S rRNA gene (V1-V8) or the use of MALDI‐TOF MS analysis was suitable for a quick and reliable identification of pathogenic Vibrio sp.. Nevertheless, editing the database is necessary to achieve reliable identification results. Estimating the pathogenicity of certain Vibrio spp. in recirculating aquaculture systems (RAS) for Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) may help to assess potential risks for disease outbreaks. The analysis of known pathogenicity factors of different Vibrio sp., including VPI, ToxR, ToxS of V. cholerae, representatives of known haemolysins and flagellines as well as the secretion systems 1 and 2 of V. parahaemolyticus were analysed as possible indicators of an elevated risk of Vibrio-related disease. The presence of these pathogenicity factors varied greatly. Results may hint towards an elevated grade of pathogenicity of some Vibrio-isolates. Still, the regulatory systems of virulence are complex and cannot be universally assessed by analyzing single genloci. This concludes that disease prevention cannot be based on analyzing these genloci solely.

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Bauer, J.M., 2020. Untersuchungen zur sicheren Identifikation und zur Pathogenität garnelen- und humanpathogener Vibrio spp. in Aquakultur-Rezirkulationssystemen zur Garnelenproduktion. Hannover.
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