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副豬嗜血桿菌與Glässer氏病研究進(jìn)展
宣華教授
(廣東省農(nóng)科院獸醫(yī)研究所 廣州五山 510640)
目前,副豬嗜血桿菌感染已成為全球性的問題。在近幾年內(nèi),我國已從北京、黑龍江、遼寧、河南、湖南、寧夏、湖北等地區(qū)的一些豬群中分離出副豬嗜血桿菌。
副豬嗜血桿菌感染可呈現(xiàn)多種臨床類型,典型經(jīng)過的者稱作Glässer氏?。℅lässer's Disease),以纖維素性多發(fā)性漿膜炎、多發(fā)性關(guān)節(jié)炎和腦膜炎為其臨床特征。有的無多發(fā)性漿膜炎變化但呈急性肺炎經(jīng)過,也有呈急性敗血癥經(jīng)過的。發(fā)病年齡從2周齡至4月齡,通常多見于5~8周齡的仔豬。衛(wèi)生狀況良好的豬群,一旦遭遇到應(yīng)激因素,往往更易爆發(fā)本病,感染過程往往也更為嚴(yán)重,發(fā)病率和病死率都會很高,如發(fā)病率可達(dá)到10%~15%,病死率可達(dá)到50%。副豬嗜血桿菌是上呼吸道的常在微生物,是一種機(jī)會致病菌,可以并發(fā)或繼發(fā)于藍(lán)耳病、偽狂犬病、細(xì)小病毒病、圓環(huán)病毒病、豬瘟等疫病,使疫情復(fù)雜化,經(jīng)濟(jì)損失加重。副豬嗜血桿菌感染與豬胸膜肺炎放線桿菌、豬鏈球菌等病原體一起已經(jīng)共同成為當(dāng)今現(xiàn)代化集約豬場新的麻煩問題之一。
1 副豬嗜血桿菌
Glässer(1910)首次報道,他在患有漿液性纖維素性胸膜炎、心包炎、腹膜炎、關(guān)節(jié)炎和腦膜炎的病豬的滲出液中發(fā)現(xiàn)了這種革蘭氏陰性細(xì)菌,但分離培養(yǎng)成功的人可能是Schermer 和Ehrlich(1922)。
在研究早期,曾把需要Ⅹ(鐵卟啉)和Ⅴ(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸,NAD)兩種生長因子的豬嗜血桿菌(Haemophilus suis) 視為Glässer氏病的致病菌。后來,Biberstein和White(1969)證明來自Glässer氏病的病原菌只需要NAD。因此,他們提議把不需要補給X因子的嗜血桿菌在命名時加前綴“para(副)”以示區(qū)別,從而提出一個新種——副豬嗜血桿菌(Haemophilus parasuis)。
1.1形態(tài)
副豬嗜血桿菌是巴氏桿菌科嗜血桿菌屬中一種小桿菌。革蘭氏陰性,不能運動,帶莢膜的菌株一般呈球桿狀,無莢膜的菌株形態(tài)多樣,呈桿形或絲狀。經(jīng)熱抽提、電泳分離和十六烷三甲基溴化氨(Cetavalone)沉淀后發(fā)現(xiàn),莢膜中含有多種多糖物質(zhì)(Morozumi和Nicolet,1986)。在雞胚絨毛尿囊膜上生長時,本菌還可形成絲狀形態(tài),并產(chǎn)生菌毛樣結(jié)構(gòu)(Munch 等,1992)。
1.2培養(yǎng)和生化特征
本菌的生長需要使用含有Ⅴ生長因子的培養(yǎng)基如巧克力瓊脂、Levinthal瓊脂、加NAD的PPLO瓊脂等。在血液瓊脂上本菌在金黃色葡萄菌菌苔周邊呈衛(wèi)星狀生長,不產(chǎn)生吲哚,發(fā)酵葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、蔗糖和麥芽糖。
當(dāng)從豬呼吸道分離細(xì)菌時,可能會分離到其他不溶血、脲酶陰性、依賴NAD的類似細(xì)菌。過去,把這類細(xì)菌用嗜血桿菌“小群(minorgroup)”一詞來統(tǒng)納,并有C、D、E、F之別。如果進(jìn)行深入詳細(xì)的生化分析,即可將它們與副豬嗜血桿菌區(qū)分開。D、E、F群為上呼吸道中常在的菌群,但也可以從肺或腦組織中分離到。Moller等人(1993)在DNA同源性分析的基礎(chǔ)上指出,D和E群屬于同一種,故將這兩個群合并。隨著研究的深入,Moller等(1996)提出了三個新種,對應(yīng)于“minor group”、D+E群和F 群,這3個新種分別是小放線桿菌(Actinobacillus minor),豬放線桿菌(A.porcinus)和吲哚放線桿菌(A.indolicus)。對所有來自呼吸道的V因子依賴的細(xì)菌進(jìn)行16SrRNA序列比較分析后發(fā)現(xiàn),副豬嗜血桿菌與吲哚放線桿菌(F群)關(guān)系最為密切,同源性達(dá)到97.4%到97.7%。兩者的差別是,吲哚放線桿菌可以產(chǎn)生吲哚和發(fā)酵棉子糖。
1.3血清型
血清分型研究結(jié)果表明,副豬嗜血桿菌各菌株的抗原性具有高度異源性。Bakos等(1952)依據(jù)沉淀試驗的結(jié)果報告存在A、B、C、D四個血清型,之后,Morozumi和Nicolet報告了7個血清型(1~7),Kiestein等(1991)又增加了6個(Jena6~Jena12)。Kielstein和Rapp-Gabrielson(1992)又鑒定了5個新血清型(ND1~ND5)。為了使血清分型得到統(tǒng)一, Kiestein和Rapp-Gabrielson(1992)根據(jù)用特異性兔抗血清進(jìn)行的免疫擴(kuò)散試驗結(jié)果,提出了豬副嗜血桿菌新的血清型分類體系,即保留過去已證實的血清型1~7,血清型Jena和ND合并為血清型8~15。目前,這一分型方法已被各國采納,并明確副豬嗜血桿菌現(xiàn)有15個血清型(1~15)。值得一提的是,盡管如此,還是有大量的分離株不能被分型。
許多國家研究了本菌血清型的分布情況。在日本、法國、美國、西班牙、加拿大和中國,以血清4型為優(yōu)勢型,血清5型也經(jīng)常分離到(Morikoshi等,1990;Kielstein和Rapp-Gabrielson,1992;Rubies等,1999;;Tadjine等,2004;Cai等,2005)。澳大利亞和丹麥流行的是血清5和13型(Blackall等,1996, 1997;Rafiee和Blackall,2000;Angen,2004)。
1.4 毒力和毒力因子
副豬嗜血桿菌的毒力因子迄今尚未搞清。血清學(xué)分型通常要考慮到與毒力的關(guān)系。用血清5、10、12、13和14型菌株經(jīng)腹腔途徑感染SPF豬,其發(fā)病和病死高峰集中在4d之內(nèi),因此認(rèn)為,它們強毒血清型;血清2、4和15型引起多發(fā)性漿膜炎,無死亡,為中毒力型;剩下的血清型(3、6、7、8、9和11)不引起任何臨床癥狀,為無毒血清型(Kielstein and Rapp-Gabrielson, 1992;Amano 等,1994)。從病豬呼吸道和其它部位分離到菌株,血清型別相似,有血清2、4、5、12、13和14等型。北美地區(qū)血清型流行狀態(tài)的調(diào)查結(jié)果表明,呼吸道以外部位分離到的菌株,血清型主要是1、2、4、5、12、13和14,以及許多還不能分型的。來自健康豬上呼吸道的,主要是血清3型和不能分型的。
眾所周知,巴氏桿菌科成員具有一些非常重要的毒力因子如莢膜、菌毛、脂多糖(LPS)、外膜蛋白(OMP)等。但是,副豬嗜血桿菌是否就產(chǎn)生這些毒力因子,以及它們與本菌的毒力是否有關(guān),目前還知之甚少,彼此矛盾之處頗多。
有人運用人工感染試驗研究了莢膜與毒力的關(guān)系。據(jù)Little和Harding(1971)以及Morozumi和Nicolet(1986)報道,從健康豬鼻腔和病豬病料中獲得的菌株,帶莢膜的并不多。
Munch等(1992)證明,副豬嗜血桿菌在體內(nèi)傳代后能夠生成菌毛樣結(jié)構(gòu),但其致病作用不清楚。
LPS可能是一個重要的毒力因子。但是,Zucker等(1996)又未發(fā)現(xiàn)強毒株的LPS與無毒株的LPS有明顯的差異。同樣,Miniats等(1991)發(fā)現(xiàn),用含有LPS和OMP抗原的菌苗免疫動物,僅是有OMP抗體的豬才能抵抗強毒菌的攻擊。這些事實似乎表明,LPS不是副嗜血桿菌的主要毒力因子。之后,Amano等(1997)進(jìn)一步研究了LPS的致病作用,他用血清5型菌株接種動物后發(fā)現(xiàn),血流中LPS抗體的出現(xiàn)與血栓形成和彌漫性血管內(nèi)凝血有關(guān)。現(xiàn)已清楚,副豬嗜血桿菌的LPS具有與其它革蘭氏陰性細(xì)菌內(nèi)毒素相似的活性(Raetz和Whitfield,2002)。
應(yīng)用SDS-PAGE技術(shù)發(fā)現(xiàn),副豬嗜血桿菌的外膜蛋白(OMP)具有2個完全不同的生物型:生物1型和生物2型。由健康豬鼻粘膜分離到的菌株表達(dá)生物1型OMP,其分子量一為約68Kda,另一在23~40KDa之間。由Glässer氏病病豬分離到的菌株通常含生物2型OMP,其以約37KDa的優(yōu)勢蛋白為特征。后來,Oliveira和Pijoan(2004)通過全菌蛋白組分計算機(jī)分析證實了這些發(fā)現(xiàn)。
副豬嗜血桿菌的另一個毒力因子可能是神經(jīng)氨酸酶。Lichtensteiger和Vimr(1997)發(fā)現(xiàn),90%以上野毒株產(chǎn)生神經(jīng)氨酸酶。該酶在本菌的對數(shù)生長期末期開始表達(dá)。神經(jīng)氨酸酶的作用是通過酶解而暴露為本菌定植和侵入宿主細(xì)胞所必需的受體。宿主的防御系統(tǒng)也可因降低粘蛋白黏性而遭到破壞。
與毒力有關(guān)的毒素,至今尚未發(fā)現(xiàn)。Schaller等(2000)也排除了副豬嗜血桿菌具有產(chǎn)生與胸膜肺炎放線桿菌RTX(Apx)毒素相關(guān)的毒素的基因。
Blackall等(1997)運用多座位酶電泳(multilocus enzyme electrophoresis,MEE)技術(shù)試圖分析呼吸道以外分離株與呼吸道分離株之間的區(qū)別。結(jié)果是,他們不僅揭示了不同來源菌株間的巨大不同點,而且發(fā)現(xiàn)了同一血清型不同菌株間的巨大差別,研究人員把它們分為2個MEE主群,但是,也沒有發(fā)現(xiàn)菌株分離部位與MEE群之間的關(guān)系。
Hill等(2003)運用差異RT-PCR技術(shù)(differential display RT-PCR)研究了菌株1185(血清5型)的毒力。該菌在與急性病例相似的40℃高溫條件下生長后,作者發(fā)現(xiàn)有7個基因在表達(dá),它們分別與fadD(脂肪?;o酶A合成酶)、apaH(二腺苷四磷酸)、pstI(磷酸轉(zhuǎn)移酶體系酶Ⅰ)、cysK(半胱氨酸合成酶)、StD(Na+和Cl-依賴離子轉(zhuǎn)運蛋白)、HSPG(哺乳動物基底膜特異的肝素硫化物核芯蛋白前體)和PntB(吡啶核苷轉(zhuǎn)氫酶)基因同源。15個血清型都有相同的表達(dá)。它們與毒力因子的關(guān)系尚在研究中。
1.5 分子生物學(xué)分型
基因分型的方法已被用于副豬嗜血桿菌菌株的分類。此類方法與血清分型法比較,特征比較明顯。通過鑒定菌株DNA圖譜后發(fā)現(xiàn),某些DNA圖譜可能與毒力有關(guān)聯(lián),如由全身感染分離到的菌株與非致病性菌株截然不同,前者各菌株間同源性相當(dāng)高(Oliveira等2003)。
Smart等(1988)應(yīng)用限制性內(nèi)切酶指紋圖譜法(REE)研究了SPF豬群和常規(guī)豬群副豬嗜血桿菌的分布情況,在絕大部分SPF豬群,都可以發(fā)現(xiàn)相似圖譜的菌株,而常規(guī)豬群菌株的圖譜十分復(fù)雜。發(fā)病場病豬體分離到的菌株,其圖譜亦相似,但與同一豬群由健康豬鼻腔分離到的菌株圖譜不同。
基于重復(fù)元件的PCR(repetitive element based-PCR,rep-PCR)技術(shù)也被用于副豬嗜血桿菌的基因分型。該法先通過ERIC(enterobacterial repetitive intergenic consensus)引物擴(kuò)增大小不同的DNA片段,再經(jīng)電泳分離來揭示特異基因組圖譜。用這種方法進(jìn)行分析,即使是相同血清型的菌株也可分辨出不同的DNA圖譜。研究發(fā)現(xiàn),能致死病豬的菌株并不多,但它們都具有相似的DNA圖譜(Versalovic等,1991,1994;Woods等1993;Rafiee等,2000;Oliveira等,2003)。
進(jìn)行副豬嗜血桿菌基因分型的另一種方法是PCR限制性酶切電泳長度多態(tài)性試驗(PCR-restriction fragment length polymorphism ,RELP)。運用這種方法分析tbpA(一種編碼運鐵蛋白結(jié)合蛋白的基因),從15個血清型的標(biāo)準(zhǔn)菌株分出了12個不同的DNA圖譜,其中血清5、12、14和15型標(biāo)準(zhǔn)菌株的限制性多態(tài)圖譜相同。在鑒定101個野毒株時,發(fā)現(xiàn)了33個RELP圖譜,其中有10個與標(biāo)準(zhǔn)菌株的相同。未發(fā)現(xiàn)血清型和RELP譜型間的相關(guān)性(Redondo等,2003)。
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