多殺性巴氏桿菌(pasteurella multocida,Pm)是重要的畜禽致病菌,可引起多種動(dòng)物出現(xiàn)巴氏桿菌病。家禽感染表現(xiàn)為禽霍亂,豬感染則引起萎縮性鼻炎,牛,羊感染則主要表現(xiàn)為出血性敗血癥和傳染性肺炎。此外,還能感染美洲野牛,牦牛,鹿,河馬,大象,雪豹及獅子等野生動(dòng)物。在非洲和亞洲流行區(qū),由多殺性巴氏桿菌引起的牛出血性敗血?。℉emorrhagic septicemia,HS)死亡率較高,給養(yǎng)殖業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,因此牛出敗成為這些流行區(qū)國(guó)家的一種重要經(jīng)濟(jì)性動(dòng)物疫病。
1 黏附素
細(xì)菌感染的第一步是黏附到宿主細(xì)胞或細(xì)胞外基質(zhì)蛋白上,因此由多殺性巴氏桿菌黏附素介導(dǎo)的黏附作用是重要的致病因素。
1.1 Ⅳ型菌毛
A、B、D型多殺性巴氏桿菌中存在Ⅳ型菌毛,經(jīng)鑒定其大小在18kDa左右,N端有高度保守的21個(gè)氨基酸序列。Ⅳ型菌毛能使細(xì)菌牢固附著于動(dòng)物呼吸道、消化道以及泌尿生殖道的黏膜上皮細(xì)胞上,是多殺性巴氏桿菌的一種重要毒力因子,由基因ptfA編碼。Siju等對(duì)B:2型巴氏桿菌ptfA基因進(jìn)行克隆和序列分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)與A:1菌株的ptfA基因相似性為78.4%,說明不同菌型的多殺性巴氏桿菌的ptfA基因具有高度的變異性。Harper等利用菌毛抗體處理細(xì)菌,發(fā)現(xiàn)能特異性抑制不同血清型菌株的黏附能力 [2],說明Ⅳ型菌毛在細(xì)菌黏附過程中發(fā)揮重要作用。
1.2 絲狀血凝素
對(duì)多殺性巴氏桿菌菌株P(guān)m70的基因組序列進(jìn)行分析,鑒定了兩個(gè)預(yù)測(cè)的絲狀血凝素基因FhaB1和Fhab2,均是毒力關(guān)鍵性基因,二者編碼的絲狀血凝素蛋白有45%的相似性,該蛋白促進(jìn)了細(xì)菌的彌散,有利于細(xì)菌的進(jìn)一步定植。若對(duì)多殺性巴氏桿菌的絲狀血凝素基因進(jìn)行誘變,則該菌對(duì)小鼠的毒力明顯減弱。在禽霍亂菌株P(guān)1059上突變pfhaB2基因后,該菌株通過鼻內(nèi)接種感染火雞,發(fā)現(xiàn)其致病力顯著減弱,而通過靜脈注射其毒力僅適度減弱,說明pfhaB2在細(xì)菌最初的入侵和定殖中具有重要作用。
1.3 纖維結(jié)合素受體
多種細(xì)菌存在纖維結(jié)合素受體,通過其脂質(zhì)末端與宿主體內(nèi)的纖維結(jié)合素相結(jié)合,從而起到細(xì)菌黏附的作用。ComE1是一種公認(rèn)的纖維結(jié)合素受體,大小是 12.7 kDa。透射電鏡技術(shù)顯示,ComE1位于Pm的細(xì)菌表面。ComE1蛋白C端包含2個(gè)螺旋-發(fā)夾-螺旋結(jié)構(gòu)域,重組ComE1(PM1665)能結(jié)合到固態(tài)纖連蛋白和Ⅰ型膠原蛋白上,但不能與包括纖維蛋白原,層粘連蛋白及透明質(zhì)酸等在內(nèi)的大分子物質(zhì)相結(jié)合。Mullen等利用ComE1抗血清處理多殺性巴氏桿菌,可以阻斷該菌與纖維結(jié)合素的結(jié)合。
2 外膜蛋白
外膜蛋白(outer membrance proteins,OMPs)是外膜中鑲嵌的多種蛋白質(zhì)的總稱。這些蛋白位于致病菌和宿主細(xì)胞的接觸面上,其功能受到各種選擇壓力的影響。外膜的主要組成成分,如膜結(jié)構(gòu)蛋白、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、膜結(jié)合蛋白和脂蛋白等,在病原菌和宿主環(huán)境的相互作用以及宿主對(duì)感染的免疫應(yīng)答中發(fā)揮著重要作用。其中OmpH、OmpA、鐵調(diào)節(jié)外膜蛋白、OmpW是外膜蛋白重要成員。目前,對(duì)于Pm的OmpW研究較少,但對(duì)大腸桿菌的OmpW研究表明該蛋白與細(xì)菌抗吞噬作用相關(guān)。
2.1 外膜蛋白 H
OmpH是多殺性巴氏桿菌菌體最主要的外膜蛋白之一,是一個(gè)37kDa大小的通道樣跨膜孔蛋白,具有一般孔蛋白的特性。據(jù)報(bào)道,不同的多殺性巴氏桿菌菌株中,OmpH的分子質(zhì)量有所差異,在32~39 kDa左右。對(duì)15種不同血清型的多殺性巴氏桿菌OmpH序列進(jìn)行比對(duì),結(jié)果表明各血清型的OmpH蛋白同源性很高,具有高度保守性,相似度在72%~100%。OmpH能誘導(dǎo)高水平的保護(hù)性抗體。Luo等從A:3型多殺性巴氏桿菌菌株純化出天然的OmpH,并證明它可以誘發(fā)雞的同源保護(hù),保護(hù)率達(dá)100%,與活菌誘導(dǎo)的保護(hù)率相同。有研究表明抗OmpH的單抗能夠保護(hù)小鼠抵抗多殺性巴氏桿菌的致死性感染,介導(dǎo)細(xì)胞向感染部位擴(kuò)散。通過對(duì)OmpH的抗原性及保護(hù)性了解的加深,使得開發(fā)更有效的多殺性巴氏桿菌疫苗成為可能。
2.2 外膜蛋白 A
OmpA蛋白又稱修飾蛋白,該蛋白經(jīng)SDS加熱后進(jìn)行SDSPAGA時(shí),其涌動(dòng)速度明顯減慢,因此又被稱為慢孔蛋白。不同血清型Pm均有OmpA,其中B和D血清型Pm的OmpA含量是其他血清型OmpA的2倍。OmpA由兩個(gè)域組成,連接著外膜和肽聚糖。據(jù)推測(cè),OmpA首要的功能是通過C-端與肽聚糖相互作用,以穩(wěn)定細(xì)胞外膜。OmpA除了作為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定器,還被報(bào)道有作為黏附素和透明質(zhì)酸酶,介導(dǎo)多殺性巴氏桿菌對(duì)宿主細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)分子的黏著。通過抗外膜泡囊的單克隆抗體技術(shù),多殺性巴氏桿菌OmpA蛋白最初被鑒定為一個(gè)36kDa大小、由兩個(gè)域的熱修飾蛋白。同一研究小組的后續(xù)工作表明,OmpA特異性的單克隆抗體不能保護(hù)小鼠抵抗多殺性巴氏桿菌的致死性感染。
2.3 鐵調(diào)節(jié)外膜蛋白
鐵是細(xì)菌生存所必需的一種基本營(yíng)養(yǎng)元素,其在代謝電子傳遞鏈中具有重要作用。利用全基因組微陣列芯片技術(shù)對(duì)Pm70基因進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)該菌中有超過50個(gè)基因參與鐵攝取及相關(guān)新陳代謝過程。其中,有許多大分子量蛋白參與菌體細(xì)胞內(nèi)鐵含量的調(diào)節(jié),這些蛋白被統(tǒng)稱為鐵調(diào)節(jié)外膜蛋白(Iron-regulated outer member proteins,IROMPs)。Choi-Kim 等人報(bào)道了分子量為76kDa,84kDa和96 kDa的3種鐵調(diào)節(jié)外膜蛋白,這些蛋白只有在細(xì)菌生長(zhǎng)于限鐵培養(yǎng)條件下或在宿主體內(nèi)時(shí)才會(huì)表達(dá)。Boyce等人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),與富鐵培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的多殺性巴氏桿菌相比,限鐵培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的多殺性巴氏桿菌能引起小鼠更強(qiáng)的保護(hù)性免疫反應(yīng)。另據(jù)顧宏偉等人的研究發(fā)現(xiàn),利用兔多殺性巴氏桿菌C51-17株的IROMPs抗血清對(duì)小鼠進(jìn)行被動(dòng)免疫,發(fā)現(xiàn)小鼠在接受C51-3株攻擊時(shí),其中5/6獲得保護(hù),表明IROMPs具有一定的交叉保護(hù)力。因此認(rèn)為,IROMPs可能在交叉保護(hù)性免疫反應(yīng)中具有重要作用。
3 內(nèi)毒素和外毒素
3.1 脂多糖
Pm的內(nèi)毒素脂多糖,位于細(xì)菌細(xì)胞壁外壁層的最表面,厚約8~lOnm,為革蘭陰性菌所特有,是革蘭陰性菌內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)和表面抗原的組成成分,并具有種特異性。一般來講,脂多糖由類脂A、核心寡糖及O-抗原三部分組成。脂多糖結(jié)構(gòu)的變化使得革蘭陰性菌細(xì)胞壁表面抗原決定簇具有多樣性。
水牛在發(fā)生出血性敗血癥的過程中,LPS在其中發(fā)揮重要的致病作用。靜脈注射自血清型B:2的菌株中分離的LPS可致水牛產(chǎn)生出血性敗血癥的癥狀。但幼齡火雞對(duì)從A型巴氏桿菌中分離的LPS具有一定的抵抗力,雞胚和小鼠則對(duì)多殺性巴氏桿菌LPS高度敏感。有研究顯示,多殺性巴氏桿菌的LPS在對(duì)嗜中性粒細(xì)胞的黏附及移行過程中起著重要作用。LPS能引起機(jī)體體液免疫并刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體,因此認(rèn)為L(zhǎng)PS是一種保護(hù)性抗原。由于LPS具有促進(jìn)有絲分裂的活性,從而可刺激??苿?dòng)物肺(下轉(zhuǎn)第228頁)