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鸡致病性大肠杆菌病的研究进展

2017-03-08张召兴李蕴玉贾青辉张香斋李佩国

河北科技师范学院学报 2017年2期
关键词:血清型毒力致病性

张召兴,李蕴玉,贾青辉,张香斋,李佩国

(河北科技师范学院 河北省预防兽医学重点实验室,河北 秦皇岛,066604)

鸡致病性大肠杆菌病的研究进展

张召兴,李蕴玉,贾青辉,张香斋,李佩国*

(河北科技师范学院 河北省预防兽医学重点实验室,河北 秦皇岛,066604)

鸡致病性大肠杆菌病是危害养鸡业发展的主要细菌性传染病之一,该菌具有易产生耐药性特点,不易控制,同时给鸡产品造成大量药物残留,严重影响人类的身体健康。鸡致病性大肠杆菌很可能变成人类感染ExPEC(肠外致病性大肠杆菌)的存储库,禽类的肉、蛋产品常常是人们感染致病性E.coli引起腹泻及其他症状的主要来源。本文从鸡致病性大肠杆菌的危害、发病机理、毒力基因、防治等方面进行综述,为防治鸡致病性大肠杆菌病研究提供理论基础。

鸡;致病性大肠杆菌;发病机理;毒力基因;防治;

鸡致病性大肠杆菌病是由某些特定血清型的致病性大肠杆菌(pathogenicEscherichiacoli)通过多种途径感染不同日龄、品种的鸡,引发不同日龄、品种鸡的急性败血症、肝周炎等多种症状,尤其对雏鸡具有很高的感染率和死亡率,常常继发多种病毒性、呼吸道性疾病等,是影响养鸡业发展的主要细菌性疾病之一[1]。致病性E.coli血清型众多复杂,不同的区域流行的血清型不同,其致病性也存在差异[2]。国内对致病性E.coli通过分子种群系统发育树、致病特征、抗原性的差异性及生物表型进行分类,一般采用O抗原对致病性E.coli血清型鉴定。致病性E.coli具有易产生耐药性特点,不易控制,是由于养鸡过程中反复不合理的使用抗生素来防治E.coli,导致了致病性E.coli对抗生素的敏感性降低,使致病性E.coli的耐药机制发生了改变,出现多重耐药的变异菌株,使许多对致病性E.coli敏感的抗生素变成了耐药抗生素,同时也给鸡产品造成了大量的药物残留,当人们食用含有药残的鸡的肉、蛋等畜产品会出现中毒、腹泻等症状,严重影响人类的身体健康[3-4]。

1 鸡致病性大肠菌病的危害

鸡致病性大肠杆菌病(Avian pathogenicEscherichiacoli,APEC)是被国内外公认严重危害养鸡业且不易控制的细菌性传染病之一[5],APEC的致病性血清型众多具有区域流行性,一般采用O抗原区分APEC的血清型。国内外研究表明了APEC的致病性血清多数以O1,O2,O18和 O78等血清型为主,国内外通常以APEC的致病性血清型O78作为研究对象,建立病理模型[6]。致病性E.coli当感染禽类时引发的典型局部或者全身的症状,与许多肠道外致病性E.coli感染多种动物及人后,且引发人的肠道以外的症状、部位及特性与APEC感染鸡、鸭、鹅等禽类引发的肠道以外症状、部位及特性有许多相似之处[7]。因此,APEC属于ExPEC。从禽类中分离的APEC与其他动物的APEC及ExPEC具有许多共同的血清型、毒力基因、耐药基因,APEC有可能是编码其他动物的APEC及ExPEC毒力因子与耐药因子基因组及质粒的来源,很可能APEC变成了人类感染ExPEC 的存储库[8]。相关研究报道了在人类疾病小鼠模型试验中APEC携带的毒力因子质粒可以转移到人的尿道致病性E.coli[9],禽类的肉、蛋等畜产品常常是人们感染致病性E.coli引起腹泻及其他症状的主要来源。相关文献报道了STEC (产志贺毒素大肠杆菌) 引起人类食品中毒的主要病菌,而禽的肉、蛋等畜产品是STEC储存宿主[10]。APEC携带的耐药基因与质粒的多重耐药菌株,可以通过禽的肉、蛋等畜产品等多种途径转移到人类的身上,且与APEC具有相同的耐药性[11]。相关研究报道了从鸡场饲养员体内分离到了的E.coli,通过与从鸡分离的E.coli进行对比,结果显示,饲养员感染的E.coli与鸡感染的E.coli的耐药性一致,该试验证实了人和鸡的E.coli的耐药性互相传播是存在的,给人类构成了严重的公共问题[12]。致病性E.coli在动物之间相互传播,给人们造成严重的危害,但是致病性E.coli对人们的致病机理和耐药性转移途径等有待进一步研究。

*通讯作者,男,教授,博士。主要研究方向:动物疫病防控技术。E-mail:lpeiguo@163.com。

2 鸡致病性大肠菌病的致病机理

E.coli是重要的人畜共患的条件致病菌,环境中广泛存在,根据致病性E.coli致病的特性可分为肠内致病性、肠外致病性、共生型大肠杆菌,其中,肠内致病性、肠外致病性大肠杆菌主要通过多种途径感染动物及人,致使动物及人发病,表现不同的临床症状[13]。鸡源致病大肠杆菌病多数由ExPEC感染所致,致病性E.coli在自然条件下入侵宿主鸡后,致鸡发病的机理,一方面是致病性E.coli入侵宿主鸡,使之宿主鸡发病的主要途径是通过上呼吸道,当宿主鸡本身携免疫抑制性疾病及呼吸道疾病时,使自身的免疫力降低,致病性E.coli自身的粘附因子与与呼吸道上皮细胞受体发生结合后,通过一定的途径进入宿主鸡的深部组织,破坏宿主鸡天然的黏膜屏障和免疫系统,使宿主鸡开始发病;致病性E.coli入侵呼吸道肺部时会引起肺炎和气囊炎;致病性E.coli在宿主鸡体内中抗血清存活因子作用下,可以导致心包炎、肝周炎;致病性E.coli通过相应的的途径进入血液后,给宿主鸡造成菌血症、败血症等,随着血液循环引起宿主鸡全身性感染[14,15]。另一方面,致病性E.coli使宿主鸡发病与宿主鸡自身的抗性因子与易感因子有关,宿主鸡在正常的情况下,健康的宿主鸡具有健全的防御屏障系统与免疫系统,能抵抗外界环境中的致病性E.coli感染,由于多种不利因素导致宿主鸡自身携带的防御屏障被破坏,还有环境中的应激等不良的因素,改变鸡的免疫系统,使鸡抵抗力下降,引发宿主鸡感染致病性E.coli[16]。目前,致病性E.coli在自然条件下感染宿主鸡发病的机理尚未明确,有待进一步研究鸡病性E.coli发病机制。

3 鸡致病性大肠菌病的毒力基因

APEC基因组中编码多种毒力因子,这些毒力因子的基因可能位于细菌的染色体、质粒及毒力岛(PAIs)上,致病性E.coli在宿主鸡的体内可以通过水平转移方式获得这些编码毒力因子,并在宿主鸡的体内定植、繁殖、生存并导致发病。许多研究证实了致病性E.coli对宿主鸡致病性,不仅与致病性E.coli携带的毒力基因具有一定的相关性,还与致病性E.coli自身携带的多种毒力因子相互作用有关[15]。张召兴等[17]研究表明了从邢台地区分离的32株致病性E.coli菌株中,同时携带HPI毒力岛、铁摄取系统类、血清抗性等相关的7种毒力基因。Obeng等[18]报道了E.coli的致病性与该菌携带某些特定的毒力因子如毒素、菌毛、铁摄取系统、外膜蛋白、Ⅲ型分泌系统等具有一定的相关性。国内外对APEC的毒力基因研究的很多,其中,致病性E.coli所携带的粘附素、侵袭素、毒素、铁摄系统等毒力基因,在鸡的体内进行表达后,增强E.coli的致病性,促使鸡发病[19]。因此,APEC携带的某些毒力基因在使宿主鸡发病中起着重要作用。

粘附素是使APEC入侵宿主鸡的最首要的条件,并使致病性E.coli在宿主鸡体内粘附定植,通过一系列的途径使宿主鸡发病,其中,致病性E.coli的菌毛粘附素类毒力基因主要包括P菌毛(papA,B,C,E,F,G)和Ⅰ型菌毛,这些毛粘附素类毒力基因均在致病性E.coli对宿主鸡致病过程起重要的作用[20]。

在铁摄系统类毒力基因中,APEC中的铁离子能调控毒力基因的表达,在APEC致病过程中起着重要的作用,其中,iucA,iucB,iucC,iucD毒力编码的基因参与气杆菌素合成,耶尔森氏菌强毒力岛(HPI)主要包括irp2和fyuA2个毒力调控基因,同时也能调控摄铁系统,这些毒力基因通过调整宿主体内的铁吸收机制,调控APEC毒力基因的表达,参与APEC 的致病性,因此,HPI是评价APEC致病性的标志性毒力基因[15,21]。

OMP是APEC细胞壁中主要蛋白,是构成APEC细胞壁所特有的结构成分,APEC通过多种途径在入侵宿主时,OMP起到物质运输、侵袭、黏附等多种作用,其中ompA,ompT在APEC入侵宿主鸡途径中起到侵袭和黏附作用,增强致病性E.coli对宿主鸡的致病性[14]。APEC的荚膜中含有大量的K抗原,LPS主要有类脂A、核心多糖和抗原O组成的革兰氏阴性细菌特有内毒素,都是APEC感染宿主鸡的重要致病因子,参与E.coli的致病性[22];APEC中位于ColV质粒上的血清抗性蛋白(iss)基因,在致病性E.coli致病过程中及免疫方面具有很好调控作用,其中,iss基因体内在所表达的Iss蛋白,与致病性E.coli毒力具有一定的相关性,iss基因为致病性E.coli的毒力标志,可以作为开发在鸡致病性大肠病的诊断与免疫防制研究的候选基因[19-21];侵袭素ibeA基因,温度敏感性血凝素Tsh基因,毒素Vat基因,这些毒力基因均在APEC对宿主鸡的致病性中起着重要的作用[22-24]。其中,APEC的复杂的致病机理还未研究清楚,对APEC的致病机理有待进一步的研究。

4 鸡致病性大肠菌病的防治

4.1 疫苗的预防

疫苗是有效的预防APEC重要途径之一,根据疫苗的制备工艺与抗原的组成不同,大致包括灭活疫苗、亚单位疫苗、弱毒疫苗3个类型。E.coli灭活疫苗是用物理或者化学的方法将E.coli及其代谢产物灭活,使之毒力丧失后依然具有免疫原性,只有选择当地的流行优势血清地方菌株制备灭活疫苗,对当地流行的APEC起到预防作用,对不同区域流行的APEC血清型效果不理想,由于单价的E.coli的灭活苗存在缺陷,应该选用当地的APEC血清型流行地方株制备多价的E.coli的灭活苗才能有效预防当地流行的APEC,虽然灭活苗对APEC有一定的预防作用,但是由于APEC血清型流行的的多样性与区域性,在效果及安全质量存在一定局限性、尚不宜推广[25]。E.coli亚单位疫苗是利用E.coli一种或者多种具有免疫原性的亚单位蛋白用灭活的方法制成,主要包括菌毛、荚膜、外膜蛋白(OMP)等亚单位疫苗[26]。相关研究表明了鸡致病性E.coli毒力因子菌毛具有很好免疫原性,用不同血清型E.coli的菌毛制备的多价菌亚单位疫苗对鸡致病性E.coli具有很好的免疫效果;将E.coli表面抗原荚膜多糖制成亚单位疫苗,能诱导鸡体内产生抗E.coli感染的抗体,抵抗E.coli对宿主鸡的入侵,相关研究表明了对于同源E.coli分离株免疫效果比灭活苗免疫效果好,但是制备工艺繁琐,不易推广;E.coli的OMP对同源性或者异源性E.coli具有很好的免疫效果,对多种的血清型的E.coli具有交叉性免疫效果[27-29]。E.coli弱毒菌苗的安全性低,免疫效果不太理想,在预防E.coli中应用比较少。目前,国内外的研制的预防E.coli的疫苗在免疫效果、质量、安全性等方面存在一定的缺陷,还有待提高。

4.2 抗菌药物的治疗

抗生素是有效治疗鸡致病性E.coli重要的方法之一,由于反复不合理的使用抗生素,使E.coli的耐药机制发生了改变,出现多重耐药的变异菌株,产生了很强的耐药性,当鸡感染了致病性E.coli时,应对致病性E.coli通过药敏试验分析其耐药性,选择对该菌敏感的抗生素,合理的交叉使用,才能取得良好的治疗效果。不同的地区致病性E.coli的血清型情况不同,其耐药性也存在一定的差异性,同一地区致病性E.coli的耐药也存在差异性。张彬等[30]报道河南省大部分菌株对强力霉素和氨苄西林耐药率在82%~91%之间,对其他药物耐药比较低。孟志敏等[31]报道河北地区E.coli对许多抗菌药物出现了严重的多重耐药性与交叉耐药,对喹诺酮类药物的耐药率高达88.5%。张召兴等[17]报道了河北邢台地区32株致病性E.coli分离株仅对头孢克肟、左氧氟沙星、阿奇霉素、头孢曲松和氟苯尼考5种药物高度敏感,对其他药物存在不同程度的耐药。

4.3 益生菌类与噬菌体的治疗

由于抗菌药物在治疗的致病性E.coli过程中,存在一定的耐药性及对人们身体健康存在很大危害,益生素、益生菌、酶制剂、消化道酸化剂多种制剂的研发可以代替部分的抗菌药物,在防治致病性E.coli过程中取得一定的效果[32]。相关研究表明了雏鸡饲喂细菌素植物乳酸杆菌和枯草芽孢杆菌可以抑制消化道中的E.coli的定植,对外界的致病性E.coli具有一定的抑制作用[33]。不同日龄的鸡口服双歧杆菌提取物可以提高对外界的致病性E.coli的抵抗力,减少致病性E.coli对鸡的感染[34]。但是,益生菌可以作为添加使用预防鸡致病性大肠杆菌病,不能全部代替药物使用,在制备工艺、保存及发酵方面也存在缺陷,有待提高。噬菌体是细菌结构中一个重要的组成部分,对细菌具有较强的分解与吞噬作用,具有很好杀菌作用,不产生耐药性。许多研究表明了噬菌体对致病性E.coli具有很好的杀灭与抑制作用。从致病性E.coli中裂解的噬菌体,通过雏鸡试验攻毒对不同血清型的致病性E.coli有一定的杀灭作用,降低雏鸡的死亡率,由于噬菌体的制备的方法繁琐,还不宜推广应用[35]。

4.5 中草药的治疗

单味中草药及复方不仅具有多种有效的成分及生物活性物质,对病原菌、内毒素具有直接或者间接杀灭及清除作用,还能对动物机体整体起多向调节作用,并且还具有低残留、不易产生耐药性等多种特点,在防治鸡致病性E.coli过程中起着重要的作用,研发单味复方中草药制剂成为有效防治鸡致病性E.coli新的研究方向[36]。国内外许多研究证实了单味中草药及复方对鸡致病性大肠杆菌病具有很好的防治效果。张召兴等[37]研究表明了用26种中草药对3个不同血清的鸡致病性E.coli地方流行株进行体外抑菌试验,其中,金银花、黄连、乌梅、五味子4种药物对鸡致病性E.coli地方流行株具有很好的抑制作用。高光平等[38]报道了通过用自拟5个中草药复方对E.coliO78进行体外抑菌,结果显示,自拟方中的双连固肠、白头翁口服液对E.coliO78抑菌效果最好。陈丽萍等[39]报道了自拟的大承气汤对E.coli在体外具有很好的抑菌作用。贺常亮[40]报道了用香附、黄芪组成 “香芪汤”对鸡E.coli具有很好的防治效果。葛冰等[41]报道了高、中剂量的复方白头翁颗粒添加对人工感染鸡E.coli的防治具有良好的效果。

5 展 望

鸡致病性大肠杆菌是危害养鸡业发展中主要细菌性传染病之一,该菌广泛存在环境中,可以通过多种途径传播,当外界环境中温度等改变时,均可引发该病。致病性E.coli血清型众多具有区域流行性,区域流行性不同,其致病性也存在一定的差异性,致病性E.coli不同血清型菌株之间缺乏交叉免疫原性,应该研发多种致病血清型具有交叉保护的广谱菌苗。致病性E.coli基因组复杂,携带多种毒力基因,致病性E.coli毒力基因在宿主体内的表达,调控E.coli的致病性,在致病性过程中起着重要作用,应进一步研究毒力基因致病机理。E.coli易产生耐药性特点不易控制,同时造成了畜产品中大量的药残,严重影响人类的身体健康。因此,研究防治鸡致病性大肠杆菌病的新型药物,疫苗成为一个新研究方向。减少抗生素的使用,降低药物残留。

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(责任编辑:朱宝昌,陈于和)

Abstract: Avian pathogenicEscherichiacoliis one of the major bacterial infectious diseases in the development of chicken industry. The bacterium has the characteristics of easy to produce drug resistance and difficult to control, which usually caused the livestock products a large number of drug residues and seriously affected the human health. Meanwhile, the Avian pathogenicE.coliis likely to become a repository of human ExPEC infections, and the poultry, the meat, the eggs and the other livestock products are often the main sources of infectiousE.colicausing diarrhea and other symptoms. In this paper, the damage, the pathogenesis, the virulence genes, the prevention and treatment of pathogenicEscherichiacoliin chickens were reviewed, which would be expected to provide a theoretical basis for the prevention and treatment of pathogenic colibacillosis in chickens.

Keywords: chicken; pathogenicEscherichiacoli; pathogenesis; virulence gene; prevention and treatment

ProgressonAvianPathogenicEscherichiacoli

ZHANG Zhaoxing, LI Yunyu, JIA Qinghui, ZHANG Xiangzhai, LI Peiguo

(Hebei Normal University of Science & Technology, Key Laboratory of Preventive Veterinary Medicine in Hebei Province, Qinhuangdao Hebei, 066600, China)

S858.312.61+2

A

1672-7983(2017)02-0068-05

10.3969/J.ISSN.1672-7983.2017.02.011

河北省现代农业产业技术体系蛋鸡产业创新团队岗位项目(项目编号:HBCT2013090203)。

2017-06-25

张召兴(1988-),男,硕士研究生。主要研究方向:动物病原微生物及其防控。

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