布鲁氏菌病病原学研究进展

孙 涛，赵 宝，冉红志，朱永周，许 敏

(陕西省动物疫病预防控制中心，陕西 西安710016)

布鲁氏菌病病原学研究进展

孙 涛，赵 宝，冉红志，朱永周，许 敏

(陕西省动物疫病预防控制中心，陕西 西安710016)

布鲁氏菌病是由布鲁氏菌引起的危害严重的人畜共患病，主要危害人畜生殖系统，患病动物是主要的传染源，其流行地域在不断变化，每年都有新发和复发地区的报道。布鲁氏菌的感染主要缘于其有效的宿主免疫逃避机制，论文对近几年国内外布鲁氏菌抗原和毒力因子等病原学研究进展予以综述，为布鲁氏菌病防治提供参考。

布鲁氏菌病；毒力因子；病原学

布鲁氏菌病是世界上危害严重的人畜共患传染病之一，被OIE列为多种动物共患病，我国将其列为二类动物疫病[1]。该病起源于公年前1600年的埃及第5次瘟疫时期，1886年David Bruce从驻守马耳他地区的一个死于马耳他热的英国士兵脾脏内分离到了病菌，后来将马耳他热命名为布鲁氏菌病。在动物上，布鲁氏菌导致妊娠母畜流产，产死胎，早产或弱胎，公畜睾丸炎和附睾炎引发不育等。对人而言，布鲁氏菌侵入机体引起变态反应性全身病变，急性期可以治愈，慢性期患者表现为肝脏、脾脏及睾丸肿大，关节和脊柱强直，肌腱挛缩变硬等，反复发作难治愈，其引发的脑炎和心肌炎可致命。目前该病已存在和流行于世界上170多个国家和地区，在我国也已呈大范围的流行态势，给畜牧业发展和人类健康带来严重危害。

1 病 原

布鲁氏菌病的病原是布鲁氏菌(Brucella)，该菌是一种革兰氏染色呈阴性的细胞内寄生菌，短杆菌或球状杆菌，有荚膜，无芽孢，无鞭毛不能运动。目前是采用1985年WHO所公布的分型法[2]，按照感染动物的不同和抗原性的差异将布鲁氏菌属分为6个种19个生物型，即羊布鲁氏菌(B.melitensis，3个生物型)、牛布鲁氏菌(B.abortus，8个生物型)、猪布鲁氏菌(B.suis，5个生物型)、绵羊附睾布鲁氏菌(B.ovis，1个生物型)、沙林鼠布鲁氏菌(B.neo-tomae，1个生物型)、犬布鲁氏菌(B.canis，1个生物型)。2007年Bortg等[3]从鲸鱼、海豚、海豹等海洋哺乳动物分离到鲸型布鲁氏菌(B.ceti)和鳍型布鲁氏菌(B.pinnipedialis)。2008年又发现了田鼠种布鲁氏菌(B.microti)。

布鲁氏菌细胞膜是一个三层膜的结构，最内层的膜称为细胞质膜、外层膜称为外周胞质膜，最外层膜称为外膜，外膜与聚肽糖(PG)层紧密结合组成细胞壁，外膜含有脂多糖(LPS)、蛋白质和磷脂层。基因测序表明，布鲁氏菌种的基因组组成和大小很相似，基因组由2个环状染色体组成，平均长度大约为3.39 Mb，G+C含量占到了57.3%[4]。与其他类细菌性病原体相比，布鲁氏菌缺少常见的编码质粒、荚膜、菌毛或内毒素的基因，因而对其寄生及胞内复制的相关因子了解较少，造成对其在与宿主相互作用方面的研究也很有限。

2 感染机理

布鲁氏菌主要通过皮肤或消化道黏膜侵入机体，随着淋巴液的循环到达淋巴结后被巨噬细胞吞噬。由于具有先天和后天适应性免疫逃避机制，布鲁氏菌能够抵御巨噬细胞的胞内酸性环境，阻止吞噬溶酶体的融合，从而在巨噬细胞内存活并生长繁殖，进而形成局部原发性病灶。随着感染的发展，胞内大量增殖的菌体引发巨噬细胞死亡，从破裂的巨噬细胞中释放出大量细菌进入血液和淋巴液，形成菌血症，在此期间，机体受细菌荚膜的刺激和细菌分泌的透明质酸酶、内毒素的侵害而在临床上表现出发热症状。数天后，细菌随血液循环到达淋巴结、肝脏、脾脏、生殖器官等形成多发性病灶，引发机体调动大量巨噬细胞进行吞噬，此后体温逐渐恢复。随着大量新的巨噬细胞再次死亡破裂，细菌又一次进入血液，随后又会出现发热症状，从而出现临床上的"波浪热"现象。如不及时采取治疗措施，会造成机体的严重损伤[5]。

3 抗原研究

研究较多的保护性抗原有外膜蛋白(Omp)、核蛋白L7/L12、胞质结合蛋白P39等几类，它们的共同特点是都具有较好的免疫原性以及种间高度保守性。外膜蛋白研究最多的是Omp31和Omp25两种，前者位于外膜的最外层，可与肽聚糖形成聚合物；后者的最主要特征是保守性很强，在布鲁氏菌各个种间相似性可达98%以上；对绵羊附睾布鲁氏菌的研究表明，这两种外膜蛋白在细菌侵入机体及巨噬细胞内增殖的过程中发挥重要作用[6]。除此之外，构成跨膜通道的膜孔蛋白Omp36由于具有良好的免疫原性也被人熟识。核蛋白L7/L12由Rp1L基因编码表达，由于它在布鲁氏菌属各个种间保守性很强，同时又有一定的免疫原性，多用于亚单位基因苗或蛋白苗的开发研究。曾政等[7]将获得的布氏杆菌核蛋白L7PL12重组蛋白及pCDNA3.1-L7PL12重组质粒分别免疫小鼠，免疫效果评价表明所构建的布鲁氏菌DNA疫苗和蛋白苗均具有诱导特异性细胞和体液免疫应答的能力，DNA疫苗诱导产生的细胞免疫反应强于蛋白苗，可作为潜在的布氏菌新型疫苗。Iwashkiw等[8]报道，通过空肠弯曲菌(OTase)PglB将合适的受体蛋白(AcrA)进行N-连接蛋白糖基化修饰，形成一个新的重组糖蛋白聚合物(Y)，它和牛布鲁氏菌拥有相同的多糖结构，将其注射到小鼠体内产生的抗体对感染有一定的保护作用，该思路和方法显示出广阔的诊断和免疫应用前景。胞质结合蛋白P39是公认的羊布鲁氏菌的优势抗原，石艳春等[9]成功构建了表达羊布氏菌P39基因的重组真核表达质粒pcDNA3.1-P39，将其免疫BALB/ c小鼠，通过检测小鼠血清特异性抗体水平、细胞因子含量和脾脏淋巴细胞的增殖效应表明，该重组质粒能够诱导BALB/c小鼠产生特异性免疫应答。

4 毒力因子研究

与常见病原菌不同，布鲁氏菌不表达菌毛或内毒素等经典毒力因子，其毒力的强弱判断标准通常是以胞内繁殖能力和对巨噬细胞杀伤的敏感性来确定的。以此标准，利用分子遗传学技术手段遴选到的一系列的毒力基因成为了人们的研究对象，为了解布鲁氏菌在巨噬细胞内的生存与增殖机制等提供了大量有价值的信息，研究者把这些相关的基因组和蛋白组统称为“毒力组”。它包括部分外膜分子、热休克蛋白、RNA伴侣蛋白宿主因子1(Host factor 1,HF-1)和控制脂多糖(LPS)合成的基因、Ⅳ型分泌系统(Type Ⅳ secretion system,T4SS)基因(Virb)、超氧化物歧化酶基因(SOD)、毒力因子A基因(BvfA)、过氧化氢酶基因(Cat)等[10]。环B-1,2-葡聚糖是帮助布鲁菌细胞内寄生的一种毒力因子，通过与细胞外膜作用而抵抗吞噬体和溶酶体的融合，使包含布鲁菌的吞噬体绕过溶酶体通路，从而促进布鲁菌在巨噬细胞内的生存。O-多糖也是一种毒力因子，可帮助布鲁氏菌阻止其寄生的巨噬细胞的凋亡，从而避免机体体液免疫的杀伤作用，它的缺陷突变株对补体介导的裂解等体液免疫敏感[11]。Ayarc等[12]对巨噬细胞活化标志物进行研究表明，两个分化群CD4+和CD8+T淋巴细胞在布鲁氏菌免疫中发挥关键作用，推测是因为激活巨噬细胞的杀菌功能后导致巨噬细胞所分泌的促炎性细胞因子干扰素(IFN)-γ的影响。Paolo Pasquali等[13]研究表明CD4+CD25+调节性T细胞能够降低的CD4+T细胞的有效性，并且能够有利于控制流产布鲁氏菌感染的进展。Ⅳ型分泌系统(T4SS)是一种鞭毛特异的毒力因子，是在研究由转座子突变的减毒株时发现的，后来通过牛布鲁氏菌(S2308)基因组计划发现了其完整的启动子。T4SS的VirB操纵子共由12个基因组成，编码VirB1至VirB12蛋白，这些内膜蛋白与布鲁氏菌小泡的成熟有关，是细菌进入巨噬细胞并进行增值过程所必需的[6]。SOD和Cat通过将超氧基团转化为超氧化氢和氧气，来保护细菌不受活性氧中介物的杀灭，参与活性氧中介物脱毒过程，与细菌的胞内增值有很大关系。

5 展 望

随着各种分子生物学、蛋白和基因工程技术的发展，对布鲁氏菌抗原和毒力因子研究的不断深入，其病原学研究必将获得长足发展，也将进一步推动新型高效安全疫苗的开发工作。在此之前，研究操作简便、快速、敏感、特异性高，并能区分自然感染和人工免疫的血清学鉴别诊断方法颇为急切。

[1]卫疾控发[2007]286号.卫生部、农业部关于加强布鲁氏菌病防治工作的通知[R].卫生部公报,2008(1):33-34.

[2]毛景东,王景龙,杨艳玲.布鲁氏菌病的研究进展[J].中国畜牧兽医,2011,38(1):222-227.

[3]Bortg G,O'Callaghan D,Boschiroli M L.The genomic structure of Brucella strains isolated from marine mammals gives clues to evolutionary history with in the genus[J].Veterinary Microbiology,2007,125: 375-380.

[4]Sriranganathan N,Seleem M N,Olsen S C,et al.Genome mapping and genomics in animal- associated microbes[M].Springer,2009:1-54.

[5]Alcina V C N,Juliana P S M,Mariana N X,et al.Pathogenesis of bovine brucellosis[J].The Veterinary Journal,2010,184(2): 146-155.

[6]任洪林,卢士英,周 玉,等.布鲁氏菌病的研究与防控进展[J].中国畜牧兽医,2009,36(9): 39-143.

[7]曾 政,王 英,赵光宇,等.布氏杆菌pCDNA3.1-L7/L12核酸疫苗的构建及其免疫学评价[J].免疫学杂志,2004,20(3):208-212.

[8]Iwashkiw J A,Fentabil M A,Faridmoayer A,et al.Exploiting the Campylobacter jejuni protein glycosylation system for glycoengineering vaccines and diagnostic tools directed against brucellosis[J].Microbial Cell Factories,2012(11):13-23.

[9]石艳春,韩堃,郑源强,等.羊布氏菌P39基因重组真核表达质粒的构建及其免疫效果[J].中国生物制品学杂志,2011,(24 )8:882-884.

[10]Seleem M N,Boyle S M,Sriranganathan N.Brucella: a pathogen without classic virulence genes [J].Vet Microbiol,2008,129(1-2):1-14.

[11]赵忠鹏,王希良.布鲁菌毒力因子研究进展[J].微生物学免疫学进展,2007(1)35:50-53.

[12]Ayarc A O,Yilmaz E,Siirli D,et al.Diagnostic value of serum concentrations of high-mobility group-box protein 1 and soluble hemoglobin scavenger receptor in brucellosis[J].Microbiol Immunol,2013,57(2):150-158.

[13]Paolo Pasqualia,Angela M Thorntonb,Silvia Vendettic,et al.CD4+CD25+ T regulatory cells limit effector T cells and favor the progression of brucellosis in BALB/c mice[J].Microbes and Infection,2010,12(1):3-10.

《家畜生态学报》入选中文核心期刊

北京大学图书馆《中文核心期刊要目总览》(第六版)业已由北京大学出版社出版，《家畜生态学报》入编中文核心期刊之畜牧、动物医学、狩猎、蚕、蜂类的核心期刊。

《家畜生态学报》自1980年创刊以来，坚持展示家畜生态研究成果，指导生态牧业发展，促进畜牧生产与环境和谐的办刊宗旨，倡导绿色、环保、可持续发展的畜禽健康养殖理念，努力提升我国家畜生态学科研究水平，刊物质量稳步提高。目前该刊为中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊)、中国核心期刊(遴选)数据库源期刊、中国期刊全文数据库源期刊、中国科学引文数据库源期刊、中国学术期刊综合评价数据库源期刊、中文科技期刊数据库源期刊、《中国农业文摘-畜牧》固定引用源期刊、中国期刊网、中国学术期刊(光盘版)固定源期刊、中国农业科学院《中文科技资料·农业》收录源期刊。

ResearchProgressonNosetiologyofBrucellosis

SUN Tao,ZHAO Bao,RAN Hong-zhi,ZHU Yong-zhou,XU min

(ShaanxiAnimalDiseaseControlCenter,Xi'an,Shaanxi,710016)

Brucellosis is caused by the Brucella,a serious harmful zoonosis,which primarily harms human and animal reproductive system.Sick animals are the main source of infection.The geographical distribution of Brucellosis is constantly changing with new occurring or recurring cases.Brucella infection is mainly due to its effective host immune evasion mechanisms.The paper reviewed the researches on antigenic properties and virulence factors,providing a reference for the prevention and control of Brucellosis.

Brucellosis; virulence factors; nosetiology

2012-09-06，

2012-10-28

孙 涛(1965-)，男，山东济南人，高级兽医师，主要从事兽药质量检验研究工作。E-mail：stxa@163.com

S811.6

A

1005-5228(2014)01-0085-03