全 文 ：生物杖术通银
缤 述 与 专 论 刀云口2万日阴W 笼刀 G Y B U 兀L E 刀rN 2 0 0 9 年 增 刊
猪链球菌 2 型毒力因子研究进展
杨卫军 ,2 郝永清 杨志彪
( 上海交通大学农业与生物学院 ,上海2(X) 公泊 ;2内蒙古农业大学动物科学与医学学院 ,呼和浩特01 0 18)
摘 要 : 猪桩球菌病是由猪链球菌引起的一种重要的人菩共患病其中,猪桩球菌 2 型不仅能够引起猪发病 ,使病猪主
要表现为致血症 脑膜炎和关节炎;还可感染人 ,从而导致人脑膜炎和致血症 ,甚至死亡 该病严重威胁着人类的公共卫生安
全 ,引起人们的高度重视 一般研究认为猪链球菌的致病性与其毒力因子有密切关系,本丈寿重对猪链球菌2 型毒力因子进行
阐迷
关挂词: 猪健球菌 毒力因子 人兽共患病
Re se a rch P ro g re ss o n Vi ru len ce F a cto r o f S treP to co ecu s
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Y砚 W eijun , 2 H ao Y ongqm 扩 Y ang Z hib 咖 ,
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猪链球菌病 (StrePt oeoeeus suis , s.suis)是由猪链
球菌引起的人兽共患病 ,猪链球菌是革兰阳性兼性
厌氧球菌 , 根据其英膜多糖抗原性的差异分为 35
个血清型 ,即 l一34 型和 l/2 型 其中 1/2 , l , 2 , 7 , 9
和 14 型是导致动物患病的主要血清型 , 其中以 2
型(552) 流行最广 , 致病力最强 ,不仅可引起猪脑膜
炎 关节炎 心内膜炎 败血症 肺炎和突然死亡 ,
还可以感染人并致其死亡 ,是一种重要的人兽共患
病病原
本病分布广泛 ,我国最早由吴硕显 (194 9 年 )
报道 ,在上海郊区发现本病散发病例 1963 年在广
西部分地区开始流行 ,继之蔓延开来 19 68 年丹麦
首次报道 了人感染猪链球菌 2 型导致 脑膜 炎 ,
1998 20 5 年分别在我国江苏海安县和四力,省资
阳市暴发猪链球菌病川,这两次疫病的暴发不仅造
成生猪死亡 ,引起养殖户巨大经济损失 ,还导致人
感染 ,引起人的死亡 ,严重地威胁着人类的公共卫
生安全 人感染 2 型猪链球菌通常表现为化脓性脑
膜炎 伴有耳聋 运动功能紊乱 ,严重的病例发生中
毒性休克综合症 , 导致多脏器衰竭及死亡 近年来
国外也报道了数起猪链球菌 2 型感染人的事件 12-
41, 主要发生在与感染猪或动物产品密切接触的人
收稿日期:2(洲拍一03 一20
基金项目:兽医生物技术国家重点实验室开放基金(NKLVB刀 (X) 802 )
作者简介:杨卫军(1981 一),男 ,河北秦皇岛人 ,硕士研究生 ,研究方向:兽医徽生物学与免疫学 ;E一ha 卜画 2 88 @ 163 .co m
通讯作者: 杨志彪 ,E 一ha 卜zb yan g@ sj tu. ed u. cn
健物杖术通报召白翻ch"o 匆盯 2(X 为 年 增 刊
群中 ,该病已经引起全球的高度关注
552 广泛存在于正常猪的呼吸道中 ,活体扁桃
体棉拭子的检出率一般在 so % 以上 ,猪群是否会发
生猪链球菌病与其带菌率的高低无直接的关系 带
菌猪群发病率通常不高于 5% l5] 这可能是因为不
同菌株的致病力不同 ,导致这种差异可能与各菌株
的毒力因子有关 目前 ,发现的猪链球菌 2 型的毒
力因子主要包括 :英膜多糖 溶菌酶释放蛋白 胞外
蛋白因子 溶血素 粘附素 谷氨酸脱氢酶和纤粘连
蛋白/纤粘连蛋白结合蛋白等
l 英膜多精 (eapsular 卯lysac eh面de ,CPS )
英膜多搪是猪链球菌表面的一种糖蛋白 ,具有
粘附和侵袭作用 早在 197 年 W ind so rl 61依据传统
观念即提出决定 朋2 侵袭力的是其英膜多糖 ,它是
抵抗巨噬细胞吞噬的重要物质 ,可保护细菌在非免
疫动物中不被免疫系统中各种吞噬细胞所吞噬 ,因
此是一种毒力因子 , 也是猪链球菌进行分型的标
志 猪链球菌 2 型的英膜中含有丰富的唾液酸 唾
液酸是许多细菌的抗吞噬因子 ,可以抑制替代补体
途径的激活 ,其致病机理在于抗吞噬作用和维持细
菌在细胞内的存活 阴许多非致病株也存在英膜 ,
Charl an d 等研究表明有着与毒力株相同大小英膜
和唾液酸含量的猪链球菌无毒株 ,并不能像毒力株
那样引起猪脑膜炎 ;并且研究显示恢复期动物仅含
有少量的英膜抗体 ,而英膜抗体也仅能产生部分保
护力l8] ,上述实验说明 C玲 是 552 的毒力因子 ,但
还存在其他致病因子与之相互作用
2 溶菌醉释放蛋白(~ dase 一re le as ed p卜
tein , M Rp)
M RP 基因序列包含一个 37 68 bp 的开放阅读
框 ,编码 120 8 个氨基酸 ,分子量为 136kD , 为细菌
的脂壁蛋白 , 其结构类似于 A 群链球菌 M 蛋白
M RP 是一线形表面分子 ,一端锚定在细胞壁 ,另一
端向空中伸展 , 其分布状态有单在和丛集 2 种 ;
M R P 是一种重要的毒力因子 , M RP 阳性的菌株能
抵抗巨曦细胞的吞噬作用 , 并能粘附上皮细胞 ,半
乳糖可阻断其粘附作用 ;曾巧英等19 以 H eP 一2 细胞
为上皮细胞体外模型 , 将纯化的 M R P 溶液和细胞
共孵育,光镜观察 ,发观 M RP 可诱导细胞发生两种
典型形态学变化:一是诱导细胞融合形成多核巨细
胞 ,随后巨细胞发生凋亡 ;二是诱导单个细胞凋亡
透射电镜观察和流式细胞分析确证 M RP 有诱导上
皮细胞凋亡的功能 , 凋亡率达 18 % , 证明 M RP 是
552 的毒力因子
3 胞外蛋白因子 (extracellular fac tor.EF)
E F 的相对分子质量为 110kD , 仅能从培养物
上清液中检出 , 是细胞外蛋白 e讨及 e户 分别是
编码 EF E F* 蛋白的基因 ,有 3 个主要 O R F , EF 由
O RFI编码 与 EF 相比 , EF* 分子量为 150k D ,序列
分析发现弱毒株的 E F* 不像真正的 E F 蛋白 , EF*
在 N 端的 83 个氨基酸几乎与强毒株的 EF 是一
致的 ,但在 C 端两者却有明显的区别 ,EF 蛋白包含
有若干个 76 个氨基酸的重复区110] 所有 EF* 的显
著特点是 N 末端序列和 EF 相同 , C 末端为含有串
联的重复氨基酸序列的较长片段 由于许多细菌产
生的蛋白质也含有重复氨基酸序列 ,它们的功能是
使蛋白质能与特殊配体结合 如果 E F* 也如此 ,推
测其毒力降低是因为 E F* 的重复氨基酸序列与特
殊配体结合所致 各种 EF* 所含有的重复氨基酸单
元在数量和位置上都不同 ,有的具保守性 ,有些部
位具可变性 , 后者造成了细菌对宿主的免疫逃逸
因为 e讨(编码 EF) 与 e户 (编码 EF* )基因的5 端具
有一致性 ,这提示了两种基因其中一种可能起源于
另一种 ,或者两者来源于同一基因 如果 e讨基因
起源自e户 , 而重复区的缺失又影响毒力的话 ,则
提示原来为弱毒株的菌株有可能由于重组作用而
变成强毒株1
4 溶血素 (suilysin .SLY )
猪链球菌的溶血素 ,又称猪溶素 ,是细菌生长
过程中分泌的一种蛋白质 , 一种琉基活化类毒素 ,
被普遍认为是 552 的毒力因子之一 从病猪中分离
的菌株 ,有很高比率的能在体外产生此种蛋白 实
验证明 , 2 型菌株的溶血素对人的 O 型红细胞最为
敏感 ,其次为马 绵羊 母牛及猪的红细胞 ,他们的
敏感性是一致的 此外 ,兔的红细胞敏感性最差 它
是一种胆固醉结合类细胞毒素 ,其对氧及氧化剂敏
感 ,可被还原剂所活化 ,被低浓度的胆固醉所抑制
溶血素的毒性作用在于它可破坏微血管内皮细胞
和上皮细胞 ,有利于细菌在组织内扩散 溶血素阳
性的猪链球菌可以破坏脉络丛上皮细胞 ,从而突破
2X为 年 增 刊 杨卫军等 :猪链球菌 2 型毒力因子研究进展
脑脊液屏障 ,导致脑膜炎症状的发生 sta ts 等 12 认
为溶血素的检出主要是取决于菌株所能产生的溶
血素量的多少 ,而不以血平板上是否出现溶血现象
为标准 此外 ,纯化的猪溶素制备的疫苗免疫小鼠
可以完全抵抗 2 型强毒菌株的攻击 ,说明猪溶素亦
是一种高免疫原性的抗原 13
5 粘附寮(adh esin)
猫附是病原菌建立定植和感染的前提 细菌的
表面成分 ,如菌毛 粘附素和英膜在某些其他细菌
中都属于毒力因子 猪链球菌具有粘附蛋白也叫做
粘附素 粘附特性是猪链球菌具有血凝特性的基
础 猫附素可分成 18 K D 和 39 K D 两种 , 目前已纯化
了 18K D 的粘附素 , 并发现所有受试菌株均含有
18 KD 的粘附素 纯化的粘附素不但具有很强的免
疫原性 ,而且在小鼠体内可以诱导出杀菌活性 在
有毒性和无毒性的 2 型菌株中 , 又鉴定出了一个
39KD 的粘附素 , 对白蛋白具有粘附作用的第二种
粘附素 当用具有这种粘附素的菌株免疫小鼠时 ,
加人白蛋白可增强细菌对小鼠的毒性 39KD 的猫
附素存在于猪链球菌 2 型的无毒株和有毒株中 ,有
一定的猫附活性 , 能提高猪链球菌对小鼠的致病
性 H at aj a 等 l证实以半乳糖为受体的猪链球菌通
过一个糖脂结合位点粘附于猪咽部上皮组织 由于
凝集素与寄主细胞的特殊结合机制 ,因而可能是一
个致病因子 ,但致病性的强弱取决于其它相关的毒
力基因
6 谷 氮酸脱氮酶 (glutam ate dehy如 genase,
G D H )
猪链球菌的谷氨酸脱氢酶属于 G D H 蛋 白家
族 ,分子量为 45 kD ,其氨基酸序列具有 G D H 蛋白
家族 1 的典型保守序列 猪链球菌的 G D H 在细胞
表面表达 ,是 N A D P (H )特异性酶 ,主要进行氮的同
化和谷氨酸的合成 , 其在利用 NA D PH 作辅酶催化
a一酮戊二酸合成 L一谷氨酸时活性最高 ,催化 L一谷
氨酸生成 a 一酮戊二酸 的活性较弱 , 没有利用
N A D H 为辅酶的活性[15 其编码的基因在 552 中保
守存在并有保守的抗原性 ,能与感染猪链球菌有毒
株的猪的血清反应 ,可作为检测猪链球菌的重要标
志性抗原
7 纤粘连蛋白 (ribo neetoin , Fn)/纤粘连蛋白
结合蛋白(Fibro neetin一 bining pro tein , FBPS )
Fn 是一种二聚体蛋白 , 以可溶形式存在于血
浆和体液中 Fn 具有多种生理和病理作用 ,参与细
胞的粘附 生长 分化 活化 ,血管形成 血栓形成
止血 炎症的发生和创伤的愈合等 粘附是病原菌
建立定植和感染的前提 己经证明结合纤粘蛋白是
链球菌粘附宿主细胞的机制之一 Gere 印 61克隆测
序了 5 2 的 FBPS ,并进行了纯化 证明它可以粘附
到人的血纤粘蛋白原和纤维蛋白原上 纤粘蛋白对
猪有免疫原性 ,可产生特异性抗体 实验证明 FBPS
在细菌定植扁桃体的过程中不起作用 ,但在某些靶
器官如关节 CN S 中 , 野毒株比缺失株的定植效率
高 , 说明 FB PS 在细菌定植靶器官的过程中也起了
一定的作用, FN 一和 FG N 一结合蛋白主要是参与粘
附上皮细胞和/或内皮细胞过程l7]
8 其他毒力因子
随着人们对猪链球菌研究的不断深人 ,越来越
多的与猪链球菌毒力相关的基因被发现 M ich ae l
等 18在 2 型猪链球菌毒力分离株 SX 332 中发现一
个秘密核酸酶 Ss nA , 该因子在猪链球菌 1一9 型中
都存在 ,研究表明该因子锚定在细胞壁上 ,并在宿
主体 内才能表达 , Ss nA 与猪链球菌毒力的关系有
待进一步证实 田云等19 为了获得毒力株特异的基
因序列 ,对毒力株 H A 9801 及无毒力株进行了抑制
性差减杂交实验(S H) ,获得了 5 个可能的新 的毒
力基因片段 ,分别是两个转录调节子 氨基酸通透
酶 A BC 转运子及表面锚定蛋白
N ah ue l Fit 卵ald i例等通过突变的方法获得了
一株野生 朋2 的 扭tA 缺失株 , 发现缺失株对阳离
子抗菌肚的敏感性增加 与野生型菌株相比 ,缺失
株更容易被宿主的炎性细胞杀死 ,而且对猪的脑微
血管内皮细胞的猫附和侵人明显减少 动物试验显
示缺失株在 CD I 鼠和猪体的感染过程中都被致
弱 ,这反映了缺失株在逃避宿主免疫清除机制和穿
透宿主防御能力方面大大减弱 , 最后证明梦 A 的
D 一丙氨酞位点是一个重要的毒力因子
N ah uel R tipal di 等12,]认为 pgdA 基因是一个重
要的毒力因子 ,用小鼠做试验 ,表明猪链球菌能够
通过肤聚糖通过脱乙酞基来发挥作用 ,逃避机体的
免疫 吴涛网等证明猪链球菌 2 型 Rev S 基因在 552
性物谈术通橄召白姗 为肋城盯 B川肠而 2仪为 年增 刊
致病过程中起到调控作用 ,对 552 多种毒力因子进
行调控 , 当 Rev S 基因敲除后多种毒力因子表达减
弱 祝昊丹浏表达了一个新基因 t介唱蛋白 ,利用蛋
白鉴定分析 ,间接证明 TR A G 仅在链球菌感染猪体
内表达 , 可以用来检侧血清中是否存在 TRA G 抗
体,能够鉴别链球菌自然感染康复猪与灭活疫苗免
疫猪 TRA G 是 ,rISS 的组成单位 ,在细菌感染过程
中可能参与毒力因子的转移 毒力蛋白的分泌使宿
主菌产生相应的酶或毒素导致毒力增强
综上所述 ,猪链球菌 2 型是一种重要的人兽共
患病病原,已经受到人们的高度重视 关于猪链球
菌2 型的致病性 ,尽管人们认为是多种毒力因子相
互协同作用的结果 ,但各毒力因子的作用机理及其
它们之间的相互作用与关系研究得还不是十分清
楚 ,有待人们进一步研究
今考文做
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