细菌来源透明质酸酶的研究进展

ＷｏｒｌｄＮｏｔｅｓ０１１Ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ，２０１０，Ｖ０１．３１，Ｎｏ．２细菌来源透明质酸酶的研究进展刘勇，黄文祥（重庆医科大学附属第一医院感染科重庆市传染病寄生虫病重点实验室４０００１６）摘要：透明质酸酶是致病性酿脓链球菌、肺炎链球菌和金黄色葡萄球菌等革兰阳性球菌的毒力因子之一，也是肠球菌潜在的毒力因子之一。

现对细菌来源透明质酸酶的基本结构，不同细菌来源透明质酸酶与其致病性的关系等研究进展做一综述。

关键词：革兰阳性球菌，透明质酸酶；致病性中图分类号：Ｑ９３９．１Ｑ９４６文献标识码：Ａ文章编号：１００１—８７５１（２０１０）０２－００５４－０４ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓＯｉｌＨｙａｌｕｒｏｎｉｄａｓｅｓＰｒｏｄｕｃｅｄｂｙＧｒａｍ・－ｐｏｓｉｔｉｖｅＢａｃｔｅｒｉａＬＩＵＹｏｎｇ，ＨＵＡＮＧＷｅｎ－ｘｉａｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＩｎｆｅｃｔｉｏｕｓＤｉｓｅａｓｅｓ，ＦｉｒｓｔＡｆｆｉｌｉａｔｅｄＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＭｅｄｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙａｌｕｒｏｎｉｄａｓｅ，ａｓａｖｉｒｕｌｅｎｃｅｆａｃｔｏｒ，ｃａｎｂｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙａｎｕｍｂｅｒｏｆＧｒａｍ・ｐｏｓｉｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａ，ｓｕｃｈａｓＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓｐｙｏｇｅｎｅｓ，ＳｆｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓｐｎｅｕｍｏｎｉａｅａｎｄＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕｓ．Ｔｈｅｈｙａｌｕｒｏｎｉｄａｓｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｉａｌｓｏｉｓａｐｏｔｅｎｔｉａｌｖｉｒｕｌｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｗｈｉｃｈｍａｙｐｌａｙａｃｒｕｃｉａｌｒｏｌｅｉｎｔｈｅｉｒｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｉｔｙ．Ｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｂａｓｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｖａｒｉｏｕｓｈｙａｌｕｒｏｎｉｄａｓｅｓａｎｄｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｈｙａｌｕｒｏｎｉｄａｓｅｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂａｃｔｅｒｉａａｎｄｔｈｅｉｒｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇｒａｍ－ｐｏｓｉｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａ；ｈｙａｌｕｒｏｎｉｄａｓｅ；ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｉｔｙ１概述透明质酸酶（ｈｙａｌｕｒｏｎｉｄａｓｅ，ＨＡａｓｅ）是能使透明质酸产生低分子化作用酶的总称，而透明质酸是构成宿主结缔组织细胞外基质的主要成分。

根据全国科学技术名词审定委员会公布的《生物化学名词》将ｈｙａｌｕｒｏｎｉｃａｃｉｄｉ翠为透明质酸（ＨＡ），《（药学名词》和药品的国家标准则将其称为玻璃酸，两者为同一种物质，故透明质酸酶亦称为玻璃酸酶。

根据透明质酸酶来源、结构和作用机制的不同，１９５２年Ｍｅｙｅｒ等将其分为３类（如图１）…，并沿用至今：（１）内切一Ｄ・Ｎ－乙酰氨基葡萄糖昔酶（ＥＣ３．２．１．３５），脊椎动物来源以及动物毒液来源的属于此类，研究最多的是睾丸、蜂毒以及溶酶体透明质酸酶。

这类酶为水解酶，作用于Ｂ—ｌ，４糖苷键，通过水解作用得到的终产物主要为四糖，也可作用于软骨素或硫酸软骨素，并有转糖苷酶活性。

（２）细菌透明质酸酶（ＥＣ４．２．２．１），也称为透明质酸裂解酶（ｈｙａｌｕｒｏｎａｔｅｌｙａｓｅ），是一种碱性糖蛋白，该酶也属内切．Ｄ．Ｎ．乙酰氨基葡萄糖昔酶，主要来源于细菌，作用于ｐ－１，４糖苷键，通过Ｄ一消去机制（Ｄ—ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ）得到４，５－不饱和双糖，既能催化透明质酸，也能作用于软骨素及硫酸软骨素。

（３）内切．Ｄ．葡萄糖醛酸苷酶（ＥＣ３．２．１．３６），此类透明质酸酶主要来源于水蛭和十二指肠虫，也是水解酶，作用于Ｄ．１，３糖苷键，主要降解产物是四糖，特异性降解ＨＡ，不能降解软骨素或硫酸软骨素。

根据最适ｐＨ值的不同将脊椎动物来源的透明质酸酶分为中性型和酸性型２类：最适ｐＨ为５．０左右的是中性型透明质酸酶，如睾丸、一些微生物、蛇和昆虫毒素所含的透明质酸酶；最适ｐＨ为３．５—４．０者，是酸性型透明质酸酶，如正常人血清、尿、肝脏含有的透明质酸酶，肿瘤组织中的透明质酸酶也收稿日期：２００９－０７－２９作者简介：刘勇，在读硕士研究生，主要从事感染性疾病的基础与临床研究。

通讯作者：黄文样，硕士研究生导师，主要从事细菌致病性和耐药性相关基因组的研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｅｎｘｉａｎｇ＿＿ｈｕａｎｇ＠１６３．ｃｏｒｎ。

国外医药抗生素分册２０１０年第３ｌ卷第２期应≯醇在≯《ｙｑ㈣ｏ删Ｃ舯¨ａ删佣．１ｌｃｏｅｎ，相相耙慨图１透明质酸酶的分类Ｆｉｇｕｒｅ１Ｔｈｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｙａｌｕｒｏｎｉｄａｓｅｓ是酸性型。

随着分子技术的发展，根据氨基酸序列的同源性，透明质酸酶也可分为两大类：原核生物透明质酸酶和真核生物透明质酸酶。

许多微生物都能产透明质酸酶，革兰阴性菌产生的酶存在于胞质内而不分泌到细胞外环境中，因此不大可能致病，并且其中一些酶更像是软骨素酶。

这些菌类有产气单胞菌属，弧菌属，变形杆菌属，拟杆菌属，脆弱类杆菌属和梭形杆菌属。

产透明质酸酶的革兰阳性菌有链球菌属，葡萄球菌属，丙酸杆菌属，链霉菌属和梭菌属等。

酿脓链球菌和马链球菌的温和噬菌体也产透明质酸酶，但在细胞外环境中未检测到其酶活性【２】。

对这些酶的研究，可能为预防和治疗透明质酸酶相关疾病提供新的途径和理论依据。

２不同细菌来源透明质酸酶与其致病性的关系２．１链球菌链球菌是化脓性球菌中的一大类常见细菌，广泛分布于自然界、人及动物粪便和健康人鼻咽部，大多数不致病。

链球菌引起的人类疾病主要有各种化脓性炎症、猩红热、新生儿败血症、细菌性心内膜炎以及风湿热、肾小球肾炎等超敏反应性疾病。

目前已知的引起链球菌相关疾病的毒力因子有链球菌溶素、外毒素、表面蛋白以及透明质酸酶和链激酶（亦称链球菌溶纤维蛋白酶）等相关酶类。

其中透明质酸酶的致病机制是分解细胞外基质的透明质酸，使病菌易在组织中扩散，所以又名为“扩散因子”。

但Ｓｔａｒｔ［３】等研究显示，链球菌来源的透明质酸酶降解ＨＡ后有利于细菌所产生的毒素在体内扩散，但并未发现其能促使细菌本身扩散。

透明质酸酶的另一大功能是为细菌提供生长和增殖所必需的碳源和能源，这可能是透明质酸被降解为不饱和双糖的原因【４１。

虽然链球菌属透明质酸酶的致病机制大致相同，均以降解透明质酸，降低细胞外基质粘滞度，破坏宿主的物理防御屏障而利于细菌和（或）毒素的扩散，使宿主细胞暴露于细菌各种毒素之中而发病ＩＳ，６］。

但不同细菌来源的透明质酸酶在疾病发病过程中的作用并不完全一致。

肺炎链球菌是细菌性肺炎的主要病原菌，肺炎链球菌透明质酸酶的作用和肺炎链球菌溶索有密切关系，因为肺炎链球菌透明质酸酶存在于胞质中，只有当肺炎链球菌溶素引起肺炎链球菌溶解以后，该酶才被释放到细胞外基质中从而起到“扩散因子”的作用…。

另外，Ｐｏｌｌｉｓｉ等研究发现，肺炎链球菌透明质酸酶能促进细菌与宿主细胞的黏附或聚集，但并不能延长细菌在血液中的生存时间，说明透明质酸酶作为毒力因子在链球菌肺炎的发病过程中起到致病作用，但并不是肺炎链球菌感染致相关败血症的致病因素【８】。

酿脓链球菌属Ａ群链球菌，在生长早期形成荚膜，起到抗宿主细胞吞噬的作用。

构成荚膜的唯一成分就是透明质酸，随着细菌进入对数生长期透明质酸酶的产生增多，荚膜逐渐减少。

但是研究发现，荚膜消失以后被宿主细胞吞噬的细菌并未明显增多，这可能和细菌其它抗吞噬因子如Ｍ蛋白的抗吞噬作用有关。

虽然透明质酸酶是酿脓链球菌的毒力因子之一，但是在体外细菌培养中检测到产透明质酸酶的菌株不超过２５％，由此引发了一个令人深思的问题，那就是在体外检测不到透明质酸酶的菌株，能否在体内检测到该酶的存在？这可能也是酿脓链球菌透明质酸酶的下一步研究方向Ｉ９１。

无乳链球菌属Ｂ族链球菌，是感染人类和牲畜的重要病原菌，能引起牛乳房炎，危害畜牧业颇甚，感染人类后引起的败血症和脑膜炎病死率极高，尤其在新生儿。

目前该病菌的致病机制尚未完全阐明，Ｓｐｅｌｌｅｒｂｅｒｇ经研究筛选出了几个潜在的致病物质，其中包括多糖荚膜、溶血素、Ｃ一５ｏ【肽酶、Ｃ－蛋白以及透明质酸裂解酶【１０】。

在细胞外基质中检测到产高水平透明质酸裂解酶的致病菌株为血清３型Ｂ族・５６・ＷｂｒｌｄＮｏｍｓ０１１Ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ，２０１０，Ｖ０１．３１，Ｎｏ．２链球菌，临床研究证实，该型菌株较其他型产较少透明质酸裂解酶的菌株，其毒力更大，与此同时，该研究成功构建了透明质酸裂解酶和溶血素基因双突变的中间链球菌突变株，发现其毒力呈相加式衰减，由此证实了细胞外基质透明质酸的降解在细菌入侵和扩散过程中起着极为重要的作用…】。

中间链球菌属消化链球菌，是人类口腔、消化道和泌尿道的正常菌群，但也可致牙周病、感染性心内膜炎以及机体深部脓肿，尤其是脑和肝脓肿０２］。

中间链球菌产透明质酸酶，该酶的检出率在中间链球菌引起的深部脓肿和化脓性损害部位较高，其降解产物也随着脓肿深度的增加而增多【１３Ｊ，提示该酶可能在化脓感染中起作用。

前面已经提到透明质酸酶在酿脓链球菌荚膜形成和消失的过程中起作用，以利于细菌与宿主细胞的黏附和脱落，但最近的一项研究发现，中间链球菌透明质酸酶对细菌吸附宿主上皮细胞的过程并无影响，只对细菌从宿主上皮细胞脱落起着重要作用。

透明质酸酶的这种促进细菌从宿主起始感染部位处的上皮细胞脱落并向四周扩散的作用可能对中间链球菌的致病性和感染的扩散起着至关重要的作用【１４】。

２．２厌氧性细菌产气荚膜杆菌属厌氧芽孢梭菌，是气性坏疽的主要病原菌，并可引起厌氧性蜂窝织炎、泌尿系统感染和食物中毒。

产气荚膜杆菌的致病物质是其产生的１０余种外毒素，其中０【毒素在４种主要毒素中最为重要。

在次要毒素中，有一种叫做Ｍｕ毒素（“毒素），即透明质酸酶，其本身是非致死性毒素，但是它降解细胞外基质、破坏宿主物理屏障而促进ａ毒素在组织中的扩散，间接强化了ｏ【毒素的致病作用【¨】ｌ同时，Ｍｕ毒素还能降解细胞表面的透明质酸被膜，使细菌能与宿主细胞表面特异受体直接作用而致病。

２．３金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌是医院内交叉感染的重要传染源，能引起皮肤黏膜、多种组织器官的化脓性炎症，由该菌引起的败血症和脓毒血症仍占据首位。

此外，有的菌株还可引起食物中毒、烫伤样皮肤综合症，毒性休克综合症等疾病。

其毒力因子主要有三类，第一类酶类，如凝固酶、纤维蛋白溶酶、耐热核酸酶、透明质酸酶、脂酶等，第二类毒素，包括细胞毒素（即葡萄球菌０【、Ｄ、Ｙ、６溶素）、杀白细胞素、肠毒素、表皮剥脱毒素、毒性休克综合症毒素－１等。

第三类包括黏附素、荚膜、胞壁肽聚糖等。

虽然金黄色葡萄球菌的毒力因子众多，但它们并不是在细菌感染宿主的同一时期内都存在，而是在不同时期会有相应的毒力因子出现【１６】。