胸膜肺炎放线杆菌毒力因子研究进展

动物医学进展,2005,26(5):10212Progress in Veterinary Medicine胸膜肺炎放线杆菌毒力因子研究进展3谢宝东,何后军,祝仁发(江西农业大学动物科技学院,江西南昌330045)中图分类号:S852.619文献标识码:A文章编号:100725038(2005)0520010203摘　要:胸膜肺炎放线杆菌是引起猪传染性胸膜肺炎的重要病原。

在A PP致病过程中,各种毒力因子发挥着决定性的作用,且致病机理较为复杂。

目前,疫苗免疫是预防和控制该病的有效措施。

研制亚单位疫苗及基因工程苗具有良好的应用价值,而了解和认识A PP的毒力因子的特性是开展这一工作的基础。

关键词:胸膜肺炎放线杆菌;毒力因子;致病机理胸膜肺炎放线杆菌(Acti nobacill us pleurop neumoni a,A PP),曾称胸膜肺炎嗜血杆菌(H.pleurop neumoni ae),可引起猪传染性胸膜肺炎,该病原具有高度传染性,各年龄猪均可感染,给养猪业造成了巨大的经济损失[1]。

其典型的病理特征是肺脏的出血、坏死以及胸膜的纤维素性粘连[2]。

A PP的主要毒力因子包括Ap x毒素(actinbacillus pleurop neumoniae2R TX2toxin,Ap x)、荚膜多糖、脂多糖、外膜蛋白、转铁结合蛋白、蛋白酶、渗透因子以及黏附素等。

1　Ap x毒素Ap x毒素是A PP最主要的毒力因子[3],在A PP共有的15个血清型[4]中共分泌4种Ap x毒素,即Ap xⅠ、Ap xⅡ、Ap xⅢ和Ap xⅣ。

Ap x毒素不仅可以溶解红细胞,更重要的是它具有调节白细胞活性的功能,这一点对它的致病性尤为重要。

微量的Ap x毒素就能强烈地刺激白细胞氧化,粒细胞脱颗粒,稍大量的毒素能够杀死白细胞,加大量的毒素对单核细胞和淋巴细胞都有损害作用,能增强组胺和类花生四烯酸的产生,并释放裂解素,破坏上皮细胞的连接,有助于细菌通过呼吸道屏障发生感染。

Ap xⅠ具有很强的溶血活性[5],它对猪的肺泡巨噬细胞和中性粒细胞也具有很强的细胞毒性作用,血清1、5、9、10和11型能表达并分泌它。

Ap xⅡ毒素属于细胞孔形成毒素R TX(repeat s in toxin)家族中的一个成员[6],它的溶血活性弱于Ap xⅠ[7],对猪的肺泡巨噬细胞和中性粒细胞也具有一定的细胞毒性作用,但它却是A PP的一个主要的毒力因子。

它是一种分泌型的外毒素,在A PP的15个血清型中除了10型以外都可以分泌Ap xⅡ毒素。

Ap xⅢ毒素没有溶血活性,但对肺泡巨噬细胞和中性粒细胞却具有很强的细胞毒性作用[8],存在于A PP血清型2、3、4、6、8中。

至于Ap xⅣ,1999年才被首次报道,它可被A PP所有的血清型分泌,原核表达产物具有很弱的溶血活性,具体的生物学活性以及致病作用尚不清楚[9]。

2　荚膜多糖A PP具有荚膜,其成分为带负电荷的重复结构的单糖,具有保护菌体,免于被吞噬和被抗体中和的作用。

一般来说,单纯的荚膜是无毒力的,生物活性功能也较低,只具有相当弱的免疫原性,但在不同菌种间荚膜的毒力及生物活性却存在着一定的差异。

这些差异可能与荚膜的成分及结构有关。

相对来说,同源的无荚膜的突变株一般是无毒力的,并且很快被宿主的防御系统清除[10]。

荚膜所表现的毒力与宿主防御系统与荚膜本身之间的相互作用机制有很大的关系。

3　脂多糖内毒素一般来说,脂多糖(L PS)内毒素并不是一个经典的毒力因子,但它在A PP的致病方面却起着一定的作用。

L PS毒力主要是脂质A的作用,它可以刺激机体的防御系统进而活化巨噬细胞,排除感染菌,但这种刺激所产生的免疫反应却往往超过防御的需要,以致刺激宿主细胞产生释放炎性介质,引起白细胞的趋化作用,血管通透性大大增加,最终导致组织3收稿日期:2004211222作者简介:谢宝东(1979-),男,陕西米脂人,硕士研究生,主要从事动物传染病学研究。

损伤。

另外,内毒素还可能引起一种全身性Shwar2 tzman反应。

有实验表明仅由L PS一种毒力因子只能引起温和的肺损伤,没有出血和坏死现象,表明L PS不足以引起典型的病变,只是对其形成有一定作用。

但它能增强Ap x毒素的细胞毒性作用,以及A PP对支气管黏膜及肺的黏附作用。

L PS的毒力强弱可由很多因素决定,例如分离的菌株,提纯的方法,制剂的纯度以及使用的培养基等,都可以影响L PS的化学组成,进而影响其毒力和生物学活性。

4　外膜蛋白在A PP胞浆膜和肽聚糖的外侧有一层包围整个菌体的结构,称之为外膜,它是G-菌细胞壁成分所特有的结构。

外膜蛋白(outer2membrane p ro2 tein,OM P)是外膜的主要结构,占其全部组成的1/2,在维持外膜结构,保证物质运输等方面起着重要作用。

研究发现,A PP的OM P具有致病作用,可能通过以下几个方面来实现[11]:首先是吸附作用,国外报道纯化的OM P在体外对人及家畜的小肠上皮细胞系IN T40具有相当高的亲和力,甚至超过了鞭毛的提取物。

其次是OM P有助于A PP通过防御屏障。

第三是有助于A PP逃避免疫防御。

A PP 的外膜蛋白具有良好的免疫原性,不仅可激发机体的体液免疫,而且可以引起细胞免疫。

OM P可通过遗传工程大量地表达,因此,研制A PP的OM P亚单位疫苗具有广阔的前景。

5　转铁结合蛋白铁对细菌的生长是必不可少的,但是由于宿主糖蛋白、转铁蛋白及乳铁蛋白的络合作用,细胞外环境中的铁是很少的。

有证据表明放线杆菌、嗜血杆菌以及巴氏杆菌属的一些细菌有一种获得铁的机制,即在其表面存在着转铁蛋白的受体,当铁缺少时,这种受体就会被表达出来。

它由两种不同的蛋白构成,即转铁结合蛋白1(Tbp1)和转铁结合蛋白2(Tbp2),它们对宿主的转铁蛋白具有特异性[12]。

Tbp1很可能是一种穿膜蛋白,像一条管那样把铁运送到膜内,Tbp2靠N端脂肪酸残基镶嵌在外膜上。

K irby(1995)等描述了A PP获得铁的途径,通过Tbp1和Tbp2的协同作用,捕获宿主的转铁蛋白。

通过Tbp1把铁运送到外膜内并被胞浆周围的铁结合蛋白所结合。

A PP的Tbp对猪的转铁蛋白是特异性的,它可能在一定程度上解释细菌对宿主的特异性。

通过对A PP所有血清型的检测,鉴定了3种Tbp,分子量分别是60,62,65ku。

用60ku的Tbp免疫猪只能对同源菌株的攻击提供部分保护。

6　蛋白酶蛋白酶是一种目前已被认识到可以通过切断氨基酸之间的键来分解蛋白质的酶。

据报道A PP的蛋白酶除了能降解猪呼吸道黏膜抗体IgA,还能降解猪的明胶和血红蛋白,使A PP可以在猪呼吸道的黏膜上吸附增殖,故A PP的蛋白酶也具有一定毒力[13]。

目前关于这种蛋白酶对A PP的致病是否起作用还没有得到证实。

7　渗透因子有人从A PP血清型1和5的18个菌株培养物上清液中发现了不同于溶血素和内毒素的物质,把其皮下注射给家兔,会引起皮下水肿带,称之为渗透因子(PF)。

PF具有增加血管通透性的作用,但关于PF的成分及可能的致病作用尚不清楚。

8　黏附素黏附素是细菌表面具有黏附作用的各种细菌表面结构之统称。

在很多传染病的致病过程中,包括肺的感染,细菌靠其黏附素与宿主细胞表面的受体结合而得以入侵和繁殖。

在化学性质上,黏附素通常是细菌表面某种特定的蛋白质结构或糖脂成分,可存在于细菌的细胞壁、外膜蛋白、鞭毛、菌毛及微毛等结构中[14]。

通常一种细菌只含一种黏附素。

在A PP对猪的气管上皮细胞、呼吸道黏膜以及肺组织的黏附过程中,大分子量的脂多糖似乎起到一定的作用。

Dom等(1994)描述了A PP与猪呼吸道上皮细胞的关系,发现A PP只存在于支气管末端的绒毛以及肺泡上皮细胞和肺脏病灶区,而在上呼吸道则很少,可能由于A PP的嗜组织器官性而表现出其独特的移行机制。

A PP在下呼吸道的黏附作用可能会导致高浓度的溶血毒素散布于真核细胞的表面,从而在致病的初始阶段表现出其重要的致病性。

由于A PP的致病性通常是上述几种毒力因子共同作用的结果,故其致病机制较为复杂,而且A PP感染常伴有其他致病菌的存在。

故进一步研究其致病机理有着很重要的临床价值。

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