猪传染性胸膜肺炎的研究进展

文│伏广达 李伟（山东省临沂市畜牧发展促进中心）

王真真（山东省郯城县红花畜牧兽医站）

高健（山东省临沭县动物疫病预防控制中心）

猪传染性胸膜肺炎以出血性、纤维蛋白性和坏死性肺部病变为特征，临床特征从急性到慢性不等。这种疾病造成的经济损失主要是急性暴发产生的，其特征是高死亡率（可能达到10%）、高生产损失和高医疗成本。被广泛接受的观点是该病对平均日增重和饲料转化率有负面影响，主要发生在有慢性肺部病变的猪身上。该病病原体为胸膜肺炎放线杆菌，可以从受感染猪的鼻腔、扁桃体、中耳腔和肺中分离出来，通常不被认为是一种侵袭性细菌。目前还没有其他已知的自然宿主，该病原无法在环境中存活很长时间。主要通过气溶胶或直接接触受感染的猪传播。无论是患有长期急性疾病还是亚临床感染者都可能在鼻腔、扁桃体隐窝和慢性肺部病变中大量携带，从而成为感染源。斯洛文尼亚超过50%的野猪种群血清呈阳性，德国35.8%的野猪呈PCR阳性，因此，野猪可能是重要感染源。

一、胸膜肺炎放线杆菌病理生物学

胸膜肺炎放线杆菌有两种生物型，根据烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）的需求区分。生物型1菌株需要NAD，而生物型2菌株可以在特定吡啶核苷酸或其前体存在的情况下合成NAD。基于表面多糖，生物型1菌株有12种血清型，生物型2菌株有6种血清型。基于表面多糖结构的微小差异，血清型1进一步分化为1a和1b，血清型5进一步分化为5a和5b。所有血清型都能引起相同的疾病，某些血清型比其他血清型毒力更强，这些区别可能至少部分归因于不同Apx毒素的产生，其中ApxI和ApxⅢ毒性最强，ApxⅡ毒性中等，血清型1、5a、5b、9、10、11产生ApxI，血清型2、3、4、6、8产生ApxⅢ。还包括其他因素，尤其是表面多糖的存在量可能导致血清型之间及同一血清型不同菌株之间的毒力差异。

传染性胸膜肺炎可发生在所有年龄段的猪身上，发病率的增加与应激有关。根据感染的血清型、宿主的免疫状态和到达肺部的细菌数量，疾病临床表现从急性到慢性不等。急性临床形式为呕吐、腹泻、心血管衰竭、高烧（41℃）、口呼吸困难和严重呼吸窘迫，并伴有典型的泡沫状鼻腔分泌物，肺水肿引起的出血性泡沫可能在死亡前从口鼻排出。胸腔通常充满血浆液体和纤维蛋白凝块，弥漫性纤维蛋白性胸膜炎和心包炎很常见。气管、支气管和肠系膜淋巴结也表现出水肿迹象，并因中性粒细胞浸润和纤维蛋白沉积而膨胀。在疾病早期阶段出现明显的中性粒细胞浸润、水肿和纤维蛋白渗出物。后期巨噬细胞浸润更加明显，坏死区域被退化的白细胞密集带包围，肺泡内可见肺上皮细胞、巨噬细胞和中性粒细胞的变性。严重坏死性血管炎导致血肺屏障破裂，导致出血。在肺部扩张的毛细血管内发现退化的红细胞、纤维蛋白和血小板血栓。亚急性症状较轻，死亡率较低，往往没有表现出临床症状，但患有慢性肺部病变，如成纤维细胞性胸膜炎和被纤维化组织包围的肺组织隔离物。慢性感染的动物也可能在扁桃体隐窝中携带胸膜肺炎放线杆菌，急性感染后扁桃体的上皮细胞损伤、水肿和中性粒细胞浸润，但尚未有研究描述慢性感染动物的扁桃体病理学。感染后存活的动物可能完全消除病变，但通常会保留局灶性坏死的螯合物或包裹良好的脓肿，并覆盖纤维蛋白结缔组织。

二、发病机制

胸膜肺炎放线杆菌感染的发病机制有两个基本阶段：定殖、逃避宿主清除机制和对宿主组织的损伤，当前胸膜肺炎放线杆菌感染的发病机制尚未被完全阐明。定殖即病原体黏附在宿主细胞或表面，并在宿主体内繁殖的能力，是疾病发生的必要先决条件。胸膜肺炎放线杆菌鼻内接种后与猪呼吸道上皮细胞黏附的检查显示，细菌与气管或支气管的纤毛和上皮结合不佳，与终末细支气管纤毛和肺泡上皮细胞紧密黏附。因此，虽然胸膜肺炎放线杆菌可以从猪的扁桃体和鼻腔中分离出来，但细菌优先与下呼吸道细胞结合。在自然发生的传染性胸膜肺炎病例中，上呼吸道定殖是否是肺部感染的必要前奏有待确定，这可能取决于传染性物质的性质（即气溶胶飞沫或黏液分泌物），打喷嚏产生的气溶胶颗粒足够小，可以穿透下呼吸道，从而无需在上呼吸道定殖。一些影响定殖的因素已被提出，包括菌毛、脂多糖和获得营养物质的能力等。已从胸膜肺炎放线杆菌血清型1、2、7和12中纯化出了完整的菌毛和菌毛亚基，从肺、鼻腔和扁桃体中分离的菌毛没有显示出显著差异，这表明菌毛表达在这3个解剖部位可能同样重要。脂多糖对胸膜肺炎放线杆菌的发病机制和黏附存在贡献，但分子机制尚未研究清楚。在黏附于宿主细胞后，感染的建立取决于细菌获得生长所需营养物质的能力，在呼吸道环境中可限制碳水化合物和某些其他营养素。胸膜肺炎放线杆菌表达了许多参与铁获取和摄取的因子，能利用猪转铁蛋白，但不能利用其他动物物种的转铁蛋白。在呼吸道铁限制生长条件下产生两种不同的转铁蛋白结合蛋白，TbpA蛋白可能形成一个跨膜通道，通过外膜运输铁，TbpB蛋白（也称为TfbA）是一种脂蛋白，可能锚定在外膜上，这两种蛋白之间需要相互作用。

宿主对肺部细菌感染的有效防御依赖于对呼吸道细菌的快速清除，呼吸免疫系统可分为非特异性（黏膜纤毛、吞噬细胞）和特异性淋巴细胞介导机制。纤毛黏液清除机制在保护肺部免受感染方面非常重要，如果细菌的繁殖速度超过清除速度，大量细菌将逐渐积聚并引起疾病。肺泡、间质和血管内的巨噬细胞在下呼吸道中清除细菌，主要包括肺泡巨噬细胞和肺血管内的巨噬细胞，肺血管内巨噬细胞主要具有细胞溶解功能，肺泡巨噬细胞更具有吞噬功能。

胸膜肺炎放线杆菌的大多数病理后果可归因于Apx毒素，该毒素通过刺激活化的吞噬细胞释放炎症介质，直接或间接地对各种细胞类型发挥细胞毒性作用。肺泡和血管内巨噬细胞的激活主要是由于Apx毒素和脂多糖导致有毒氧代谢物（包括超氧阴离子、过氧化氢和羟基自由基）、蛋白水解酶和各种细胞因子释放。Apx毒素对内皮细胞的损伤，以及脂多糖对XII因子的直接激活，启动凝血、纤溶和激肽系统，其中凝血途径的激活导致血小板活化和微血栓的形成、局部缺血和坏死，这些都是急性传染性猪胸膜肺炎的特征。Apx毒素中仅产生ApxII的血清型7菌株能引起具有典型肺部病变的严重疾病，但ApxII对病变的作用最小。

三、疫苗进展

所谓的“第一代”全细胞疫苗是针对胸膜肺炎放线杆菌感染的首批商业化疫苗，由经福尔马林处理的全细胞组成，灭活全细胞疫苗的优点是向免疫系统提供一系列复杂的抗原决定因子，但无须担心由减毒活疫苗引起的逆转问题。但全细胞细菌作为疫苗的使用是有限的，因为接种试验仅显示出部分保护作用，死亡率略有降低。在制备过程中，加热、辐照或化学处理会影响细菌相关毒力因子的抗原性，影响疫苗效力。全细胞疫苗可以提供有限的交叉保护，并不能阻止初始感染和定殖，这有利于健康携带者的出现。此外，只能对同源血清型提供部分保护，但通常不能对异源血清型的攻击提供保护。

为了找到开发亚单位疫苗的候选物，已对胸膜肺炎放线杆菌的许多毒力因子的使用潜力进行了研究。对亚单位疫苗的研究主要集中在寻找保守的抗原，如外膜蛋白（包括TbpA蛋白和TbpB蛋白）和脂蛋白。外膜脂蛋白PalA根据其与猪免疫血清的反应性被确定为潜在的候选疫苗，后发现接种猪对胸膜肺炎放线杆菌的保护性免疫有负面影响。Apx毒素是胸膜肺炎放线杆菌的主要毒力因子，具有很强的免疫原性，几乎所有市售的胸膜肺炎放线杆菌亚单位疫苗（“第二代”疫苗）都含有Apx毒素。尽管疫苗接种领域取得了所有进展，但迄今为止商品化的亚单位疫苗都不能完全预防胸膜肺炎放线杆菌感染。许多毒力因子（如毒素ApxIV）仅在体内表达，这也限制了有效亚单位疫苗的研发。

使用减毒活疫苗预防胸膜肺炎放线杆菌感染是一种很好的方法，主要原因是发现在自然感染中存活的猪对同源感染有完全的保护作用，对异源感染有部分保护作用。但减毒不足的病原体可能恢复到致病性状态，导致接种的动物患病，并可能将病原体传播给其他动物。