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        雞鏈球菌特異性產(chǎn)物與毒力基因的研究

        2023-01-05 23:12:12趙洪君
        飼料博覽 2022年4期

        趙洪君

        (桓仁滿族自治縣農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心,遼寧 桓仁 117200)

        雞鏈球菌病近年來已成為家禽養(yǎng)殖業(yè)面臨的重要禽傳染性疾病。研究表明,感染禽類的鏈球菌主要包括革蘭氏血清群C群獸疫鏈球菌、D群糞鏈球菌、類糞鏈球菌、堅(jiān)忍鏈球菌和鳥鏈球菌。感染家禽往往出現(xiàn)以急性死亡、冠及肉髯蒼白、羽毛粗亂、腹瀉、癱瘓、產(chǎn)蛋率下降、蛋滯留等為主要臨床特征的疾病。剖檢主要表現(xiàn)為肝臟的病理變化,如肝臟腫大、變脆,表面出現(xiàn)出血點(diǎn),同時(shí)可見脾臟腫大,腦膜出血,也有資料顯示會(huì)出現(xiàn)腹膜炎、輸卵管炎、心內(nèi)膜炎、敗血癥和乳腺炎等病變。雞鏈球菌病在世界各地均有發(fā)生。

        雞鏈球菌導(dǎo)致雞群發(fā)病,按照病情可分為急性型和慢性型。最近有研究發(fā)現(xiàn),大多數(shù)急性鏈球菌病臨床幾乎沒有前兆癥狀,會(huì)突然發(fā)生敗血癥而導(dǎo)致雛雞群病死率迅速升高,剖檢結(jié)果顯示嚴(yán)重的敗血癥病變,出現(xiàn)纖維素性心包炎、腦膜炎、脾多病灶性的纖維素樣壞死,肝炎、骨軟骨炎、肌炎、氣囊炎?;茧u出現(xiàn)水腫,主要存在于皮下、漿膜及肌肉,并且伴有黃色膠凍樣滲出物;心包及腹腔內(nèi)有滲出物,其呈現(xiàn)為漿液性、出血性或漿液纖維素性;肌肉有出血現(xiàn)象;肝臟呈暗紫色并且腫大,有時(shí)可見出血點(diǎn)、壞死點(diǎn)和肝周炎;脾臟呈圓球狀腫大,有時(shí)可見出血和壞死點(diǎn);肺臟瘀血或水腫;氣管和支氣管表面有黏性分泌物,個(gè)別患雞喉頭有壞死灶,為干酪樣粟粒大?。荒I臟腫大。也有患禽出現(xiàn)氣囊炎;產(chǎn)蛋雞出現(xiàn)卵黃性腹膜炎及卡他性腸炎,個(gè)別病例會(huì)出現(xiàn)腺胃黏膜出血,胃乳頭有膿性分泌物,肌胃角質(zhì)糜爛。慢性型主要發(fā)生關(guān)節(jié)炎、腱鞘炎,蛋雞輸卵管炎、卵黃性腹膜炎,以及心肌、肝臟、脾臟等實(shí)質(zhì)器官發(fā)生炎癥變性或梗死[1]。雞鏈球菌可以感染各種禽類及鳥類,通過糞便檢測(cè)發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖的火雞群中鏈球菌的檢出率達(dá)到100%,涉及到多個(gè)鏈球菌亞型,而且鏈球菌可以在家禽和鳥類間傳播[2]。

        國內(nèi)禽類感染的鏈球菌主要是C群獸疫鏈球菌和D群糞鏈球菌。研究人員通過對(duì)河南省不同地區(qū)發(fā)病雞群13個(gè)鏈球菌分離株進(jìn)行生化分群試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)雞鏈球菌病的病原主要是C群獸疫鏈球菌和D群糞鏈球菌[3]。

        1 鏈球菌的特異性產(chǎn)物

        1.1 黏附素

        鏈球菌產(chǎn)生大量表面蛋白,能結(jié)合多種宿主胞外基質(zhì)蛋白(纖連蛋白、纖維蛋白原、膠原蛋白、玻連蛋白、層黏連蛋白、核心蛋白聚糖以及含有硫酸肝素的蛋白多糖),這些黏附素被稱為MSCRAMM(識(shí)別黏附基質(zhì)分子的微生物表面成分)。一些MSCRAMM,特別是結(jié)合纖維蛋白原的M蛋白,使鏈球菌細(xì)胞具有抗吞噬活性,其包被宿主蛋白以及可調(diào)理外源顆粒的血清蛋白識(shí)別(膠原樣凝集素)的蛋白,使鏈球菌細(xì)胞的補(bǔ)體活化位點(diǎn)被掩蓋(因此調(diào)理作用降低),從而使鏈球菌能避免被機(jī)體免疫系統(tǒng)識(shí)別吞噬。這類蛋白包括無乳鏈球菌的FbsA蛋白、G型類馬停乳鏈球菌亞種的FOG蛋白、馬鏈球菌獸疫亞種的Szp蛋白、化膿鏈球菌的透明質(zhì)酸莢膜、無乳鏈球菌的BibA蛋白等。

        其他黏附素負(fù)責(zé)鏈球菌結(jié)合到宿主細(xì)胞。如F蛋白和其他蛋白質(zhì)(如Fnb和SFS)結(jié)合纖連蛋白,與細(xì)菌黏附和內(nèi)化相關(guān)。肺炎鏈球菌、馬鏈球菌馬亞種和馬鏈球菌獸疫亞種的PsaA(肺球菌表面黏附素)脂蛋白主要負(fù)責(zé)黏附上、下呼吸道內(nèi)壁的細(xì)胞。已經(jīng)有研究表明呼吸道內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞結(jié)合蛋白E-cadherin是PsaA的一個(gè)受體。

        1.2 莢膜

        多糖莢膜是新生隱球菌最主要的毒性因子,與新生隱球菌逃避宿主免疫密切相關(guān)。某些鏈球菌產(chǎn)生莢膜,如常見感染雞的C群鏈球菌就產(chǎn)生莢膜。A群和C群鏈球菌莢膜具有相似性,均由透明質(zhì)酸組成,透明質(zhì)酸也是哺乳動(dòng)物結(jié)締組織的構(gòu)成成分,抗原性差,不容易結(jié)合補(bǔ)體成分,可保護(hù)鏈球菌抵抗巨噬細(xì)胞的殺傷作用和補(bǔ)體介導(dǎo)的吞噬作用。敲除鏈球菌基因可導(dǎo)致菌體莢膜變小,最適生長溫度也發(fā)生了變化,可見雞鏈球菌莢膜與其致病性和毒性緊密相關(guān)。但B、E和G群鏈球菌的莢膜不是透明質(zhì)酸,而是多聚糖,但這類鏈球菌在雞鏈球菌中較少見。對(duì)于鏈球菌莢膜的研究多見于肺炎鏈球菌和豬鏈球菌,雞鏈球菌極少,需要進(jìn)一步深入研究。

        1.3 細(xì)胞壁

        雞鏈球菌為革蘭氏陽性菌,其細(xì)胞壁與其他革蘭氏陽性菌相似,也含有蛋白質(zhì)和多糖。研究發(fā)現(xiàn)革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域數(shù)量也不是很多,其中出現(xiàn)次數(shù)不小于2次的結(jié)構(gòu)域只有高度保守的N端親水性結(jié)構(gòu)域和調(diào)控鐵元素表面蛋白的特異性保守結(jié)構(gòu)域[4]。N端親水性結(jié)構(gòu)域?qū)Φ鞍踪|(zhì)的翻譯和定位起著重要作用。革蘭氏陽性細(xì)菌中攝取血紅素的最佳系統(tǒng)是lsd系統(tǒng),在lsd系統(tǒng)中細(xì)胞壁作為受體將與血紅素結(jié)合,在細(xì)胞壁中發(fā)揮主要作用的就是調(diào)控鐵元素表面蛋白的特異性保守結(jié)構(gòu)域[5]。革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁的脂磷壁酸和肽聚糖與巨噬細(xì)胞相互作用,導(dǎo)致釋放促炎細(xì)胞因子。

        1.4 化膿鏈球菌毒素超抗原

        常見的超抗原同時(shí)結(jié)合MHCⅡ類分子和帶有特定V-β區(qū)的T細(xì)胞受體分子,這種結(jié)合導(dǎo)致抗原遞呈細(xì)胞和T細(xì)胞活化,隨之全系統(tǒng)釋放高水平的細(xì)胞因子。鏈球菌感染所引發(fā)的部分系統(tǒng)性癥狀來自毒素引發(fā)的大規(guī)模的T細(xì)胞的活化,最清楚的是化膿性鏈球菌(A群鏈球菌)產(chǎn)生的化膿鏈球菌毒素超抗原(Superantigen,SPE)引發(fā)的T細(xì)胞活化?;撔枣溓蚓a(chǎn)生若干種SPE:SPEA、SPEC、SPEG、SPEH、SPEI、SPEJ、SPEK、SPEL、SPEM、SSA和鏈球菌有絲分裂源外毒素Z(SMEZ),除了SMEZ、SPEG和SPEJ之外,其余的都位于可移動(dòng)的DNA元件,化膿性鏈球菌各分離株通常均攜帶SMEZ、SPEG和SPEJ的基因,可與其他SPE基因發(fā)生多種組合。已表明馬鏈球菌馬亞種能產(chǎn)生SPE,包括SeeI、SeeL和SeeM,這些都可以刺激馬外周血單核細(xì)胞增殖。這些SPE是前噬菌體編碼的,在馬鏈球菌獸疫亞種中已經(jīng)鑒定出3種SPE:SzeF、SzeN和SzeP,已表明也能刺激馬外周血單核細(xì)胞增殖,產(chǎn)生α腫瘤壞死因子(TNF-α)和γ干擾素(IFN-γ)。

        1.5 溶血毒素

        鏈球菌產(chǎn)生大量潛在毒力因子蛋白,鏈球菌溶血毒素就是其中之一。鏈球菌溶血毒素是A群鏈球菌產(chǎn)生的一種外毒素,根據(jù)其在有氧條件下的穩(wěn)定性分為氧-不穩(wěn)定型(O)和氧-穩(wěn)定型(S)溶血素,它們還原細(xì)胞裂解素,可裂解嗜中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和血小板。溶血素S是導(dǎo)致β溶血綿羊血瓊脂平板大范圍β-溶血的原因。溶血素S溶細(xì)胞譜廣,包括紅細(xì)胞膜、白細(xì)胞膜、血小板、組織培養(yǎng)細(xì)胞和亞細(xì)胞器,如溶酶體和線粒體。而溶血素O包括氧不穩(wěn)定且硫醇激活的溶血素、鏈球菌溶血素O與豬鏈球菌溶血素O,溶血素O常結(jié)合靶細(xì)胞膜內(nèi)膽固醇,在靶細(xì)胞膜上或者膜內(nèi)發(fā)生寡聚作用,形成疏水性蛋白復(fù)合物,與親水性通道在膜內(nèi)整合,形成較大的孔徑(達(dá)到30 nm),從而破壞機(jī)體正常細(xì)胞。

        1.6 鏈激酶

        鏈激酶(Streptokinase,SK)是由A、C、G群鏈球菌中溶血性鏈球菌分泌的一種異質(zhì)性纖溶酶原(Plasminogen,Pg)激活蛋白,屬于胞外非酶蛋白質(zhì),是由三個(gè)結(jié)構(gòu)域組成的毒力因子:SKα/SKβ/SKγ,其作用于宿主蛋白,包括纖維蛋白,能減少血栓。鏈激酶不能直接使纖溶酶原激活,而是和Pg形成等分子復(fù)合物,使纖溶酶原發(fā)生構(gòu)象改變,從而暴露出活性部位。該活性部位催化纖溶酶原轉(zhuǎn)變?yōu)槔w溶酶(plasmin,Pm),從而溶解血栓。研究發(fā)現(xiàn)SK的1~59個(gè)氨基酸殘基通過非蛋白水解機(jī)制調(diào)節(jié)其在結(jié)合的Pg中誘導(dǎo)活性位點(diǎn)的能力,并以非纖維蛋白依賴性的方式激活底物Pg[6]。研究SK的a區(qū)域的作用時(shí)發(fā)現(xiàn),SK的該區(qū)域能激活Pg中的谷氨酸(glutamic acid,Glu)、賴氨酸(lysine,Lys)及Pm的Lys熒光素標(biāo)記,進(jìn)一步揭示了SK的分子機(jī)制[7]。

        2 毒力基因的調(diào)控

        目前研究發(fā)現(xiàn),至少有三個(gè)系統(tǒng)調(diào)節(jié)化膿性鏈球菌毒力相關(guān)基因的表達(dá):第一個(gè)是未知的“生長階段相關(guān)信號(hào)”,但某些基因在靜止期上調(diào)(包括編碼鏈球菌溶血素S和DNA酶的基因),而其他基因,包括編碼莢膜、鏈激酶、鏈球菌溶血素O和A群鏈球菌的多基因調(diào)控子基因(Mga)在指數(shù)生長后期上調(diào)。轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白通過調(diào)節(jié)基因表達(dá)的活化和抑制實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié),主要調(diào)節(jié)蛋白包括:Mga,負(fù)責(zé)在指數(shù)生長期激活表達(dá)涉及黏附、內(nèi)化和免疫逃避的基因;RofA樣蛋白,包括ROFA和NRA,調(diào)節(jié)涉及持續(xù)感染的基因;FasA,涉及毒力基因在生長周期的表達(dá);Rgg(RopB),激活胞外蛋白的表達(dá),如SpeB半胱氨酸蛋白酶。Mga自身受生長周期及其他未知環(huán)境因素的影響。CovRS(毒力的控制)雙組分調(diào)控系統(tǒng)直接或間接調(diào)節(jié)15%的基因組。若干重要的毒力基因的表達(dá)直接受CovR應(yīng)答調(diào)節(jié)蛋白的調(diào)節(jié),包括透明質(zhì)酸莢膜操縱子、鏈球菌溶血素S、鏈激酶編碼基因、speB和sda。

        大多數(shù)與獸醫(yī)有關(guān)的鏈球菌共生于上呼吸道、消化道和下生殖道。鏈球菌通過呼吸、性和先天性傳播,以及接觸性傳播。鏈球菌主要引起皮膚、呼吸道、生殖道、臍部和乳腺的化膿性感染,原發(fā)感染后通過血行播散可能導(dǎo)致敗血癥。在臨床上,鏈球菌病通常以發(fā)熱、單獨(dú)或聯(lián)合敗血癥為特征[8],常見繼發(fā)毒血癥和免疫介導(dǎo)性疾病?;静±磉^程類似于葡萄球菌感染,病灶有膿液排出,排膿受阻的地方形成膿腫,典型病灶為炎癥反應(yīng)性膿腫,在膿腫中存在宿主細(xì)胞碎片和活菌、死菌,鏡檢可見完整的白細(xì)胞和纖維蛋白絲圍繞著膿液,若不及時(shí)排膿會(huì)逐漸形成纖維素性囊。健康個(gè)體可能攜帶上述所有鏈球菌,許多感染可能是內(nèi)源性的,與應(yīng)激有關(guān)。針對(duì)雞鏈球菌的報(bào)道目前多集中在防治方面,病原分子生物學(xué)特性、致病機(jī)理等深入研究未見報(bào)道,可能和雞鏈球菌病涉及到的鏈球菌種類繁多有關(guān),但這些鏈球菌有很多共性,而且常見感染雞并引起嚴(yán)重后果的多為C群獸疫鏈球菌和D群糞鏈球菌,針對(duì)性深入研究將有助于雞鏈球菌病的防控。

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