Abstract:
การศึกษาชนิดของยีนควบคุมความรุนแรงในการก่อโรค (virulence genes) ของเชื้อ Streptococcus agalactiae ที่แยกได้จากปลานิลและปลาทับทิมเป็นโรคที่เลี้ยงในกระชังและบ่อดินของภาคกลาง ภาคเหนือ ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ และภาคใต้ของประเทศไทย พบว่าจากปลาที่เป็นโรคจำนวน 401 ตัวอย่าง สามารถแยกเชื้อ S. agalactiae ได้ทั้งหมด 124 ตัวอย่างซึ่งผ่านการแยกชนิดด้วยเทคนิคพื้นฐานทาง จุลชีววิทยา และการใช้ API ร่วมกับการทดสอบด้วยเทคนิค Polymerase Chain Reaction (PCR) จาก 16S rRNA ส่วนการศึกษาความไวต่อยาต้านจุลชีพ (antimicrobial sensitivity test) กับยาที่หน่วยงานภาครัฐอนุญาตให้ใช้ พบว่า amoxicillin (AML 10), sulphamethoxazole/trimethoprim (SXT 25) และ enrofloxacin (ENR 5) สามารถควบคุมเชื้อได้ดี และมีการดื้อต่อ oxytetracycline (OT 30) ในระดับหนึ่ง การศึกษา virulence gene 3 กลุ่ม คือกลุ่ม adhesins, invasins และimmune evasins จำนวน 14 ยีนด้วยเทคนิค Multiplex PCR ซึ่งพัฒนาจากการวิจัยครั้งนี้ พบว่าสามารถจัดแบ่งกลุ่มเชื้อตัวอย่างได้เป็น 2 Biotypes คือBiotype I และBiotype II โดย Biotype I มี virulence genes จำนวน 11 ยีน คือยีน fbsA+, fbsB+, pavA+, cyn, cfb+, hylB+, rib+,bca+,cspA+,pbp1A/ponA+ และ bac+ส่วน Biotype II มี virulence genes 13 ยีน คือยีน fbsA+, fbsB+, pavA+, cyn, cfb+, hylB+, rib+, bca+, cspA+, pbp1A/ponA+, lmb+, scpB+ และ spb1+ โดยยีนที่ตรวจพบใน Biotype II แต่ไม่พบใน Biotype I มีสามยีน คือยีน lmb, scpB และ spb1 ส่วนที่ตรวจพบใน Biotype I แต่ไม่พบใน Biotype II คือยีน bac และเมื่อทำการทดสอบเปรียบเทียบความรุนแรงในการก่อโรคในปลานิลพบว่า Biotype II มีความรุนแรงมากกว่า Biotype I อย่างมีนัยสำคัญ (P < 0.05) การทดสอบประสิทธิภาพของวัคซีนต่อการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของปลานิลที่ได้รับวัคซีน S. agalactiae Biotype I และII แบ่งออเป็น 4 ชุดการทดลอง คือกลุ่ม 1 กลุ่มควบคุม (0.85% NaCl), กลุ่ม 2 ฉีดด้วยวัคซีน Biotype I, กลุ่ม 3 ฉีดด้วยวัคซีน Biotype II และกลุ่ม 4 ฉีดด้วยวัคซีน Biotype I + II (Combined Biotypes) หลังฉีดด้วย วัคซีนี้เป็นเวลา 8 สัปดาห์ ทำการทดสอบความคุ้มโรคโดยฉีดเชื้อ S. agalactiae ทั้ง 2 Biotype ใแต่ละชุดการทดลอง พบว่า ปลานิลในชุดวัคซีนรวมเชื้อ Biotype I + II มีระดับ Antibody titer, อัตราการรอด และอัตราการรอดสัมพัทธ์ดีที่สุด (P < 0.05) ส่วนการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกันของปลานิล ได้แก่ interleukin-1β (IL-1β), interleukin-8 (IL-8), transforming growth factor- β1(TGF-β1) และ tumor necrosis factor- (TNF- ) พบว่า การตอบสนองของยีนแต่ละชนิดในปลาที่ได้วัคซีนของเชื้อทั้ง 2 biotypes และในชุดวัคซีนรวมเชื้อ (combined vaccine) มีแนวโน้มการตอบสนองดีขึ้นเป็นส่วนใหญ่ แต่มีรูปแบบการแสดงออกที่แตกต่างกันออกไปในแต่ละชวงเวลา ขึ้นอยู่กับชนิดของยีนและอวัยวะที่ศึกษาผลการวิจัยนี้จะนำไปใช้เป็นพื้นฐานในการคัดเลือกเชื้อเพื่อนำไปพัฒนาวัคซีนป้องกันโรค streptococcosis ด้วยวิธี conventional และ molecular technology ที่สามารถนำไปใช้ในระดับฟาร์มอย่างมีประสิทธิภาพต่อไป
This research was conducted to identify the virulence genes from pathogenic bacteria Streptococcus agalactiae isolated from tilapia (Oreochromis niloticus Linn.) farms in Thailand. Bacterial isolation from tilapia were conducted from cage and earthen pond farms in the central, north, northeastern and southern part of the country. Total 401 diseased fish were collected and 124 S. agalactiae isolates were identified by conventional microbiological method, API and polymerase chain reaction (PCR) by 16S rRNA analysis. Antimicrobial sensitivity test with licensed drugs indicated that most isolates were sensitive to amoxicillin (AML 10), sulphamethoxazole/ trimethoprim (SXT 25) and enrofloxacin (ENR 5). Certain extent of resistance was developed with oxytetracycline (OT 30). Identification of three categories of virulence genes; adhesins, invasins and immune evasions by multiplex PCR developed from this research was conducted. The grouping as Biotype according to the expression of 14 virulence genes showed that there were 2 biotypes. Biotype I contained 11 genes: fbsA+ , fbsB+ , pavA+ , cyl+ , cfb+ , hylB+ , rib+ , bca+ , cspA+ , pbp1A/ponA+ and bac+ and Biotype II contained 13 genes: fbsA+ , fbsB+ , pavA+ , cyl+ , cfb+ , hylB+ , rib+ , bca+ , cspA+ , pbp1A/ponA+ , lmb+ , scpB+ and spb1+ . Biotype II has 3 genes that were not found in Biotype I included lmb, scpB and spb1 and Biotype I has bac gene which was not found in Biotype II. The comparative study on the pathogenicity of two biotypes in tilapia by experimental challenge indicated that Biotype II was significantly more virulent than Biotype I (P < 0.05). The efficacy of S. agalactiae vaccine of Biotype I and II in Nile tilapia was investigated including 4 treatments; 1) control group (0.85% NaCl), 2) S. agalactiae vaccine Biotype I, 3) S. agalactiae vaccine Biotype II and 4) S. agalactiae vaccine Biotype I + II (Combined Biotypes). After 8 weeks of immunization, fish were challenged with S. agalactiae Biotype I and II. Antibody titer, survival rate and relative percent survival (RPS) of vaccinated fish of combined biotype vaccine was significantly higher than single biotype vaccine (P < 0.05). Furthermore, the relative expression ratio of immune genes; interleukin-1β (IL-1β), interleukin-8 (IL-8), transforming growth factor-β1(TGF-β1) and tumor necrosis factor- (TNF-) of vaccinated fish by single biotype and combined biotype vaccine were up-regulated. These results provide key information for the selection of potential candidate antigen for vaccine development by conventional and molecular technology that can be effectively applied in tilapia culture industry.