猪链球菌流行病学及亚单位疫苗研究进展

文│段培培（辽宁省朝阳市动物疫病预防控制中心）

猪链球菌（Streptococcus suis，S.suis）是世界范围内流行的主要的猪病原体之一，给养猪业造成了巨大的经济损失。S.suis也是一种新兴的人畜共患病原体，会给人类带来严重的疾病甚至死亡。在猪和人身上，S.suis可引起败血症、肺炎、心内膜炎、关节炎和脑膜炎，并有不可逆的后遗症。2005年在中国暴发的S.suis感染导致了大量的人类发病和死亡，促使全球对S.suis的研究增加。近年来，S.suis在病原学、基因组学、毒力基因挖掘、流行病学和疫苗研究等方面取得了重要进展。

一、猪链球菌流行病学

S.suis是一种影响猪生产性能的疾病，通常发生在10周龄以下的仔猪身上。S.suis是一种早期定植菌，即猪只在出生时或出生后不久就被定植，并成为正常菌群的一部分，这就使根除策略变得异常复杂。这种细菌通常存在于猪的上呼吸道，在基因上具有高度多样性。

之前的研究中，根据细菌周围荚膜多糖结构的不同，S.suis被分为35种血清型，包括血清型1/2和1-34，然后由于血清型32和34被重新分类而减少到33种。2013年，科学家提出从S.suis分类群中去除S.suis血清型20、22、26和33。因此，目前有29种真正的S.suis血清型。其中，血清2型在人和猪感染中最普遍，但也有由血清型4、5、9、14、16、21、24和31引起病例的报告。这29种血清型尽管分布可能因地理位置而存在一定差异，但从病猪中分离出的S.suis大多数属于血清型1至9、1/2和14。其中，血清型2、3和9在欧洲和亚洲占主导地位。在北美，病猪中记录了多种血清型，如血清型2、3、1/2、4、7和8。为了更好地了解S.suis复杂的流行病学，Denich等人在加拿大进行了一项研究，观察到血清型9、2或1/2在临床病例的全身部位最常见。临床病例上呼吸道部位血清9型的检测与全身部位血清9型的检测呈正相关。然而，从病例上呼吸道部位的康复血清型与对照组之间没有发现关联。非分型菌株也经常被检测到。这项研究证实，在北美的商业猪生产中可以发现多种S.suis血清型。关于南美猪感染的流行病学信息有限。现有研究表明，患病血清型以2或1/2型为主，其次为3、7、1（或14）型、6、8、18、28和27型。除了S.suis对养猪业的影响外，在过去几年中报告的人类病例数量大幅增加。西欧、北美和南美、非洲、澳大利亚、新西兰、印度、日本以及其他几个东亚和东南亚国家，特别是中国、越南和泰国，都报告了人类S.suis病例。在这些区域，屠宰场和菜市场对生猪肉产品的食品安全控制质量差被认为是人类感染的一个主要原因。因此，应大力宣传食品安全、卫生和健康教育，以减少S.suis对人类的威胁。

S.suis的水平传播主要经口鼻途径发生，通过气溶胶传播。有研究者认为，将携带潜在致病菌株的猪只引入畜群是导致疾病暴发的因素之一。研究结果表明，降低猪只的引入频率可以作为S.suis防控的一种策略，然而，进一步了解疾病传播机制对于实施和优化防控战略至关重要。

二、猪链球菌亚单位疫苗研究

目前，S.suis的免疫接种主要是使用商业或自体全菌灭活疫苗。随着S.suis流行病学复杂性的增加，对该病的防控愈发困难，特别是“疫苗免疫失败”也很常见。在感染了S.suis不同菌株或血清型的猪群中，需要使用多价疫苗或能提供强交叉免疫保护的疫苗来充分控制感染。传统的全菌灭活疫苗不能满足这一条件，而基于不同血清型保守蛋白构建的亚单位疫苗，如果能抵御异源血清型菌株的攻击，在临床实践中则更具应用前景。因此，“通用”保护性抗原的鉴定无疑将有助于这类新型疫苗的开发。

1.亚单位疫苗研究现状。在过去几年中，具有抗原性或免疫原性的S.suis分子已被报道，其中大多数是通过免疫蛋白组学发现的，这些研究使用的是感染猪或人的康复血清和/或实验室生产的免疫血清。除了少数几项关于血清9型的研究外，基于免疫蛋白组学的研究主要涉及血清2型S.suis。除了这种方法外，也有报道使用体内诱导抗原技术鉴定血清2型抗原的。最近的一项研究解决了对更全面的血清型间分析的需求，该研究进一步确定了欧洲最流行的S.suis血清型所共有的一组表面蛋白。基于它们在菌株/血清型之间的分布，以及它们与细菌表面抗体的反应性或能够被免疫血清识别，这些新蛋白质/分子已被提议作为候选疫苗。目前已针对一些蛋白的免疫原性进行了评估，其他蛋白已使用体外调理吞噬试验进行了测试，但只有少数蛋白在小鼠和猪保护模型中进行了试验。然而，这些蛋白抗原的使用是否符合疫苗制剂的现行法规和可行性仍有待进一步评估。例如，其中一些免疫研究使用了弗氏完全佐剂（FCA），已知这种佐剂具有剧毒并与多种病变相关。因此，FCA的使用高度局限于抗体的研究生产，对这种佐剂的不良反应阻碍了它在美国获得人药或兽药的许可。由于FCA的免疫刺激能力尚未被任何佐剂所超越，因此几种所述S.suis蛋白抗原的免疫原性和保护潜力仍有待证实。

尽管大多数抗原蛋白已根据其在不同菌株中的表达被选为候选疫苗抗原，但只有极少数抗原已被分析其诱导交叉保护的能力。33和128kDa的免疫原性蛋白对小鼠的同源血清2型菌株提供了保护，但对异源（不同的ST）血清2型菌株只有部分或没有保护。由于亚单位疫苗的目标是找到一种通用的保护性抗原，因此迫切需要进行交叉保护研究。然而，除报道的血清型1、2、1/2、3、7和14的小鼠感染模型和仅针对血清型2和9的几种猪感染模型外，由于缺乏大多数S.suis血清型的动物模型，这在一定程度上对研究进展产生了影响。

2.几种保护性抗原研究进展。

最初研究的抗原蛋白主要是S.suis毒力相关因子EF、MRP和SLY，在使用不同免疫方案和动物模型的几项研究中，这三种蛋白已被证明具有高度的免疫原性。由于三种蛋白在多种血清型中分布，有人认为这些保护性抗原可能具有交叉保护性。MRP和EF可以作为亚单位疫苗的保护性抗原的第一个证据是由Wisselink等人报道的。MRP和EF亚单位联合疫苗能够保护猪抵抗MRP＋EF＋表型的强毒血清2型菌株的攻毒，而仅含有MRP或EF的疫苗都没有保护作用。然而，MRP和EF亚单位联合疫苗获得的保护水平取决于所使用的佐剂。最近，一种表达截断MRP的重组病毒在小鼠模型中被用作疫苗载体。观察到抗MRP抗体滴度显著增加，但即使在接种三剂疫苗后也只能获得部分保护。用Diluvac ForteR佐剂配制的纯化SLY完全保护小鼠免受同源菌株攻毒。用同样的SLY配方免疫的三头仔猪攻毒后提供部分保护。另一项研究显示，尽管SLY与FCA配合能产生高水平的IgG，但对小鼠仅具有部分保护作用。Du等人研究表明，用重组非溶血性SLY突变体免疫小鼠可诱导高水平抗体，并减少攻毒引发的炎症反应，然而，在该模型中未评估保护作用。从这些观察结果可以得出结论，针对MRP、EF和/或SLY的高水平抗体并一定提供保护，它们作为亚单位疫苗的使用仍然存在争议。上述研究也未能诱导对血清9型的保护。事实上，由于这些蛋白在致病性血清2型菌株中并不广泛存在，除非与其他更“通用”的免疫原性蛋白结合，否则它们作为交叉保护亚单位疫苗的用途是有限的。

Li等鉴定了一种110kda的蛋白，命名为“表面抗原1”，即Sao，它表现出革兰氏阳性细菌膜锚定表面蛋白的典型特征，并与临床感染2型S.suis的康复期猪血清反应。一种Sao特异性抗体能够与33种S.suis血清型中的28种和26种血清2型分离物中的25种反应，表明其在S.suis中高度保守。因此，Sao成为一种有吸引力的亚单位疫苗候选。在首次免疫研究中，使用emulsign - plusR配制的Sao被证明具有高度的免疫原性，但所产生的抗体对血清2型S.suis没有保护作用。对IgG同型的评估表明，虽然在Sao免疫的动物血清中诱导了IgG1和IgG2同型，但在该疫苗方案下，IgG1反应优于IgG2反应。在第二项研究中，Sao与Quil-A佐剂联合使用，成功地在小鼠和猪中预防血清2型S.suis。在这种情况下，Sao诱导的抗体对S.suis具有调节活性，并部分保护猪对S.suis的气溶胶感染。尽管Sao作为一种通用亚单位疫苗对大多数S.suis血清型诱导保护的有效性仍有待评估，但该蛋白是迄今为止惟一被证明能诱导交叉保护的抗原成分。

研究显示，添加抗CPS的抗体可增加体外调理吞噬作用和吞噬细胞对细菌的杀伤，表明CPS特异性抗体反应具有很高的保护潜力。CPS突变株接种后的保护性降低表明，针对CPS的抗体可能在对S.suis感染的完全保护中发挥一定作用。然而，CPS是一种较差的免疫原性分子，因为它会干扰宿主先天免疫系统的激活。一项在小鼠和猪身上进行的S.suis临床感染过程中体液适应反应的研究表明，针对CPS的抗体反应非常低。事实上，主要的CPS特异性反应是由低IgM滴度和缺乏IgG产生组成的。因此，开发一种旨在产生抗CPS抗体的疫苗无疑是一个挑战。实际上，猪的免疫试验表明，反复注射纯化CPS或减毒活疫苗导致诱导的CPS特异性抗体滴度非常低。有趣的是，应用一种疫苗在母猪中诱导了抗CPS的抗体，但在仔猪中没有。众所周知，对T细胞独立抗原的反应在年轻人中是有限的。因此，动物的年龄可能是CPS疫苗应用的另一个障碍。尽管如此，CPS仍然是一种有希望的候选疫苗抗原。由于CPS是S.suis的核心抗原，它有可能作为一种候选疫苗，普遍预防同一血清型内的所有菌株。这种疫苗将是血清型特异性的，但报道的1/2、2和1血清型交叉反应除外。因此，如何克服其较差的免疫原性是面临的主要挑战。

三、结语