鼠疫研究進(jìn)展*

張 濤,馮志勇,李 麗

全球已報(bào)道160多種哺乳動(dòng)物在自然界感染鼠疫,主要是嚙齒目和兔形目的動(dòng)物,還包括食肉、有蹄類(lèi)和食蟲(chóng)動(dòng)物及鳥(niǎo)類(lèi)等染疫。中國(guó)發(fā)現(xiàn)染疫的宿主動(dòng)物有80多種,自然染疫的節(jié)肢動(dòng)物有62種,其中蚤目3總科6科22屬52種,蜱螨亞綱2科6屬8種,吸虱目1科1屬2種。鼠疫桿菌可在土壤中生存數(shù)周,可在蚤類(lèi)體內(nèi)和動(dòng)物尸體的骨髓內(nèi)存活很久,還可在植物的根系上存活,高寒草甸草原地區(qū)適合鼠疫菌在自然界的長(zhǎng)期保存。

中國(guó)核心鼠疫自然疫源地表現(xiàn)為生物多樣性特征,在鼠疫菌DNA指紋方面表現(xiàn)為隨地理分布的遺傳生物多樣性,推斷世界鼠疫最早起源于中亞及中國(guó)。上世紀(jì)60-70年代開(kāi)展的全民性愛(ài)國(guó)衛(wèi)生及“滅鼠拔源”運(yùn)動(dòng),曾一段時(shí)間使我國(guó)大部分疫源地處于散發(fā)及隱伏狀態(tài)。但從上世紀(jì)80年代末期,隨著我國(guó)體制改革-農(nóng)村連產(chǎn)承包責(zé)任制的推行,使儲(chǔ)糧方式發(fā)生根本性改變,由集體轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑹降霓r(nóng)戶(hù)(各家各戶(hù)),正好也為鼠類(lèi)提供了有利條件,再加上農(nóng)田及其居民區(qū)滅鼠方式的滯后等,導(dǎo)致家鼠鼠疫流行強(qiáng)度成明顯的上升態(tài)勢(shì),從原來(lái)的散發(fā)狀態(tài),進(jìn)入90年代流行期,到2000-2002年間的高峰期和現(xiàn)階段的流行末期及散發(fā)狀態(tài)。

1 鼠疫菌生物膜的形成與基因突變

假結(jié)核菌進(jìn)化為鼠疫菌主要是:獲得Island09、Island14、Island15三個(gè)基因組島和pPCP、pMT兩個(gè)質(zhì)粒,共有pCD質(zhì)粒上yadA和inv基因的失活、染色體上O抗原基因簇和鞭毛基因簇的突變失活,以及大量的4種IS重復(fù)插入序列的出現(xiàn)。

鼠疫菌的進(jìn)化,(可能)經(jīng)糞—口途徑,借助野生動(dòng)物腸系膜淋巴結(jié),由小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌、假結(jié)核菌進(jìn)化為鼠疫菌。當(dāng)然進(jìn)化過(guò)程中也從別的病毒和細(xì)菌獲取了大量基因。其中一些基因是讓鼠疫菌能在哺乳動(dòng)物體內(nèi)(血液中)存活,另一些基因則能使其寄生在媒介蚤體內(nèi),而不被各種蛋白消化酶所殺死,包括進(jìn)一步在蚤的前胃中形成菌栓;以及鼠疫菌在蚤體中胃內(nèi)特定條件下所產(chǎn)生的鼠毒素對(duì)自身保護(hù)作用—生物膜的形成等;特別是磷脂酶D(PLD)基因的獲取,成功實(shí)現(xiàn)“鼠-蚤-鼠”間跨物種傳播[1]。鼠疫菌一些基因的表達(dá)幾乎完全受環(huán)境和溫度調(diào)節(jié),鼠毒素ymt基因的轉(zhuǎn)錄在蚤體內(nèi)(26℃)產(chǎn)生的量是在鼠體內(nèi)(37℃)的3倍多。鼠疫菌染色體上hmsHFRS操縱子是其生物膜在蚤體內(nèi)形成的關(guān)鍵基因[2],合成生物膜胞外基質(zhì)中與β-1,6-N-乙酰-D-氨基葡糖類(lèi)似多糖化合物。HmsT、HmsP和NghA直接參與調(diào)節(jié)生物膜的形成。HmsT具有二鳥(niǎo)甘酸環(huán)化酶活性,可催化c-di-GMP的形成,或作為第二信使促進(jìn)其胞外基質(zhì)多糖的合成,對(duì)生物膜的形成具有激活作用。HmsP具有磷酸二酯酶的生物活性,能使c-di-GMP線化,對(duì)生物膜的形成有抑制作用。NghA具有糖基水解酶活性,能夠水解β-N-酰氨基葡糖,NghA大量表達(dá)會(huì)導(dǎo)致胞外基質(zhì)表面的聚集作用減弱并使生物膜形成減少。鼠疫菌的NghA基因是個(gè)假基因。此外,其一些酶類(lèi)及轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白也參與其生物膜的形成過(guò)程。在對(duì)假結(jié)核菌生物膜形成的研究中發(fā)現(xiàn),phoP基因缺失的突變株更易形成生物膜[3]。在鼠疫菌phoP基因?qū)ζ渖锬さ男纬删哂蟹聪蛘{(diào)節(jié)的作用。假結(jié)核菌RcsA基因與調(diào)控子RcsB結(jié)合為RcsAB復(fù)合體后,對(duì)其生物膜的形成具有反向作用。在鼠疫菌由于RcsA基因突變?yōu)榧倩?其功能喪失后不能與RcsB形成RcsAB復(fù)合體,因而消除了Rcs調(diào)節(jié)系統(tǒng)的抑制作用[4]。鼠疫菌HmsT啟動(dòng)子區(qū)域具有轉(zhuǎn)錄調(diào)控子Fur的結(jié)合基序。鼠疫菌在蚤體內(nèi)生物膜的形成過(guò)程 :可能是 Ymt、Fur、phoP、RcsAB 等多個(gè)調(diào)控子共同參與轉(zhuǎn)錄水平的結(jié)果。鼠疫菌正是通過(guò)蚤體內(nèi)的這種自然選擇作用,使具備了形成生物膜及遺傳優(yōu)勢(shì)的菌株可實(shí)現(xiàn)跨物種間傳播。

在鼠疫菌基因組中存在大量的重復(fù)序列,至少存在 4種插入序列(其中 IS100、IS1661、IS1541、IS285),插入序列的總數(shù)超過(guò)大多數(shù)其它細(xì)菌,其中約3.7%的序列是重復(fù)序列。這些重復(fù)序列是造成鼠疫菌染色體重組變異與進(jìn)化的關(guān)鍵。鼠疫菌在水平獲得外源基因的同時(shí),也發(fā)生自身基因的突變(包括假基因)和丟失?；蚪M包括大約150個(gè)假基因,其中51個(gè)假基因是由IS插入序列引起,58個(gè)假基因是由漂移突變?cè)斐?32個(gè)是由缺失所致。利用鼠疫菌的全基因組芯片研究鼠疫菌和假結(jié)核菌間的進(jìn)化關(guān)系,發(fā)現(xiàn)鼠疫菌有11個(gè)基因在假結(jié)核菌中存在缺失或不可逆性突變,其中4個(gè)基因與起源過(guò)程有關(guān),這11個(gè)基因還包括編碼維生素B12受體和昆蟲(chóng)毒素sepC的基因;古老型、中世紀(jì)型和東方型菌株的點(diǎn)陣表現(xiàn)出很明顯的多樣性,鼠疫菌中16個(gè)不同基因被鑒定出來(lái);有58個(gè)基因?qū)儆谔囟ǖ膸追N假結(jié)核菌,包括高致病毒力島、3個(gè)假基因的自發(fā)轉(zhuǎn)座子和數(shù)個(gè)可能的昆蟲(chóng)毒素及溶血素。致病型鼠疫桿菌可以“制造”絲狀噬菌體,而這些噬菌體又可以感染其他桿菌,噬菌體的存在可能只是導(dǎo)致鼠疫桿菌傳播的重要因素之一。

鼠疫菌O抗原基因簇位于hemH和gsk基因之間,并與假結(jié)核菌O-1b血清型高度同源(98.8%的氨基酸序列相同)[5]。主要是其O抗原基因簇上存在7個(gè)缺口,其中5個(gè)導(dǎo)致移碼突變和相關(guān)基因的失活。合成的僅僅是粗糙的脂多糖,脂多糖之間的鏈不能延伸,無(wú)法構(gòu)成O抗原,因此無(wú)法對(duì)其血清分型,但可以利用其噬菌體進(jìn)行分型。鼠疫菌不具有鞭毛結(jié)構(gòu),無(wú)運(yùn)動(dòng)性,是因?yàn)槭笠呔廾虼赝蛔兪Щ?。但?個(gè)假設(shè)的鞭毛操縱子之一在與假結(jié)核菌間具有高度的可變及其多樣性,可以通過(guò)識(shí)別wzx基因的差異來(lái)區(qū)分鼠疫菌和假結(jié)核菌。

研究發(fā)現(xiàn)鼠疫菌有如下特點(diǎn):①在自然狀態(tài)下感染了鼠疫菌的蚤類(lèi),其胃內(nèi)含有大量的鼠疫噬菌體。②在蚤類(lèi)叮咬哺乳動(dòng)物之前,蚤體內(nèi)存活的鼠疫菌不能形成莢膜,但可形成生物膜及菌栓。③進(jìn)入宿主體內(nèi)的鼠疫菌會(huì)被吞噬細(xì)胞(單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)所吞噬,單核細(xì)胞內(nèi)的鼠疫菌會(huì)被直接殺死,只有少部分進(jìn)入巨噬細(xì)胞內(nèi)的鼠疫菌可存活和繁殖。屬兼性細(xì)胞內(nèi)繁殖細(xì)菌,能直接誘導(dǎo)吞噬細(xì)胞凋亡。④侵入宿主體內(nèi)的鼠疫菌會(huì)再次形成莢膜。⑤在體內(nèi)繁殖的子代鼠疫菌具有完全抵御PMN細(xì)胞吞噬及殺滅的本能。⑥大量繁殖主要集中在肝、脾靶器官,以細(xì)胞外繁殖為主。

2 鼠疫菌的免疫和致病性

在鼠疫菌的生命周期中,其致病性基因的表達(dá)完全受環(huán)境和溫度調(diào)節(jié)。Toll受體是模式識(shí)別受體(PRRs)的一種,可以通過(guò)識(shí)別微生物表面的一些物質(zhì)而產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子、共刺激分子以及黏附分子等使NK細(xì)胞活化,中性粒細(xì)胞表面表達(dá)Fc受體增加,ADCC活性增強(qiáng),參與天然免疫應(yīng)答。鼠疫菌主要是TLR4識(shí)別作用的失活,排斥炎性反應(yīng)[6]。野生型鼠疫菌能通過(guò)抑制Toll樣受體4激活,而基因改良的鼠疫菌可激活Toll樣受體4。野生型鼠疫菌在37℃生產(chǎn)四酰化毒素,抑制T oll樣受體4的激活,使鼠疫菌不能啟動(dòng)炎癥保護(hù)反應(yīng),常常是致命性的感染。轉(zhuǎn)基因或弱毒的鼠疫菌可通過(guò)表達(dá)六酰化脂多糖激活 Toll樣受體4誘導(dǎo)炎癥和適應(yīng)性免疫反應(yīng),逐漸清除體內(nèi)的鼠疫菌,實(shí)現(xiàn)自愈和產(chǎn)生免疫記憶。特別是鼠疫菌的3個(gè)質(zhì)粒分別以高拷貝的形式出現(xiàn)在其胞質(zhì)內(nèi),是密度感應(yīng)系統(tǒng)(quorum sensing,QS)進(jìn)化的最佳結(jié)果,通過(guò)這種機(jī)制鼠疫菌可以協(xié)調(diào)基因的智能化表達(dá),迅速改變其表面結(jié)構(gòu),更好地適應(yīng)環(huán)境、產(chǎn)生致病因子等,使細(xì)胞的活動(dòng)具有組織性,成為類(lèi)似于多細(xì)胞生物的群體性活動(dòng)。

脂多糖LPS是革蘭氏陰性菌共有的免疫刺激活性物。不同的細(xì)菌以及同一細(xì)菌在不同的條件下能夠產(chǎn)生不同結(jié)構(gòu)的LPS分子(變異主要在酰基鏈的數(shù)目、脂肪酸的組成、磷酸化模式),從而具有不同的生物學(xué)活性。脂質(zhì)A的數(shù)目和脂肪酸側(cè)鏈的長(zhǎng)度在不同菌及不同的條件下能夠發(fā)生變化,結(jié)構(gòu)功能分析顯示其?；鶄?cè)鏈的數(shù)目和長(zhǎng)度是T LR4識(shí)別的關(guān)鍵。其中含12～14個(gè)碳側(cè)鏈的六-酰基脂質(zhì)A能夠在人體內(nèi)最大限度的刺激免疫反應(yīng)。T LR4刺激免疫細(xì)胞從而產(chǎn)生前炎性細(xì)胞因子(IL1β,IL6,TNFα等)和共刺激分子,發(fā)揮抗感染作用。鼠疫菌在借助病媒蚤向宿主侵入的過(guò)程中,首先是環(huán)境及溫度的改變,鼠疫菌合成的LPS是具有刺激性和不具有刺激性結(jié)構(gòu)的LPS組成的混合體[7]。在蚤體內(nèi)生長(zhǎng)時(shí),鼠疫菌能夠產(chǎn)生典型的六?；?LPS,活化T LR4受體。而在37℃(哺乳動(dòng)物體內(nèi)),鼠疫菌產(chǎn)生四?；鵏PS。研究發(fā)現(xiàn)這類(lèi)四?；鵏PS不僅不能刺激活化T LR4,而且能夠拮抗六酰基LPS對(duì)TLR4的刺激作用。當(dāng)鼠疫菌從蚤體進(jìn)入人體后,四?；鵏PS開(kāi)始合成,形成四?；?LPS與六酰基LPS的混合體從而阻止巨噬細(xì)胞的活化和前炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生,同時(shí)抑制抗原呈遞細(xì)胞DC的活化和成熟。

天然免疫系統(tǒng)是機(jī)體防御病原微生物入侵、抵御感染的第一道屏障,一般在感染后即刻發(fā)揮作用。天然免疫與獲得性免疫間有著密切的聯(lián)系,獲得性免疫T、B細(xì)胞通過(guò) TCRs和BCRs識(shí)別抗原,同時(shí)依賴(lài)初始免疫細(xì)胞產(chǎn)生微環(huán)境激活抗原遞呈細(xì)胞。鼠疫菌侵入機(jī)體后,不僅天然免疫系統(tǒng)使鼠疫菌不能被吞噬細(xì)胞殺滅,而且能夠通過(guò)對(duì)天然免疫系統(tǒng)的作用影響機(jī)體的獲得性免疫而產(chǎn)生嚴(yán)重的臨床反應(yīng),故提高機(jī)體非特異性免疫力將能減輕鼠疫菌感染后的癥狀,為鼠疫菌疫苗開(kāi)發(fā)提供一個(gè)啟發(fā)。且三型分泌系統(tǒng)效應(yīng)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞重構(gòu)細(xì)胞骨架,減少細(xì)胞黏附分子如 ICAM1與Eselectin表達(dá),從而阻止PMNs向感染局部聚集。

在感染早期,巨噬細(xì)胞成為鼠疫菌的避難場(chǎng)所和轉(zhuǎn)運(yùn)工具。鼠疫菌通過(guò)鼠蚤叮咬侵入機(jī)體后首先在局部被中性粒細(xì)胞和單核巨噬細(xì)胞吞噬。進(jìn)入皮下組織或黏膜內(nèi)的鼠疫菌大部分會(huì)被直接殺死,只有少數(shù)菌會(huì)通過(guò)吞噬細(xì)胞膜上的受體、以胞飲的方式進(jìn)入吞噬細(xì)胞體內(nèi),而存活下來(lái)。但這一過(guò)程,并不引發(fā)吞噬細(xì)胞內(nèi)的呼吸爆發(fā)(產(chǎn)生的超氧離子殺死鼠疫菌),而是成為鼠疫菌的載體及裝配工場(chǎng),其中鼠疫菌產(chǎn)生的一種外膜蛋白會(huì)首先關(guān)閉吞噬細(xì)胞的線粒體工廠。接著是利用吞噬細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成自己的一些防護(hù)性抗原,成功實(shí)現(xiàn)生態(tài)位的轉(zhuǎn)換。其中產(chǎn)生的封套抗原會(huì)重組吞噬細(xì)胞的外膜、產(chǎn)生的其它外膜蛋白酶類(lèi)會(huì)直接降解或破壞吞噬細(xì)胞的核染色體DNA結(jié)構(gòu),造成吞噬細(xì)胞的凋亡。不同于大多數(shù)微生物,鼠疫菌通過(guò)一系列逃避天然免疫系統(tǒng)的作用而引發(fā)感染。從吞噬細(xì)胞內(nèi)逃逸的鼠疫菌,因表面具有莢膜樣的封套結(jié)構(gòu),具有抗吞噬作用。同時(shí)巨噬細(xì)胞可將細(xì)菌從感染部位轉(zhuǎn)移到局部淋巴結(jié)。鼠疫菌感染機(jī)體1～4 h后,就能夠在巨噬細(xì)胞內(nèi)表達(dá)相應(yīng)毒力相關(guān)因子(F1、LcrV和三型分泌系統(tǒng)蛋白),但其分裂繁殖停止。但這些毒力因子一般在感染后1～2 d才開(kāi)始發(fā)揮作用,不同的毒力因子通過(guò)不同的方式作用于機(jī)體的免疫系統(tǒng)[8]。前炎性細(xì)胞因子啟動(dòng)抗菌炎性反應(yīng),包括TNF、IL1、IL6和趨化因子。自然殺傷細(xì)胞可以直接殺死腫瘤和感染的靶細(xì)胞,在機(jī)體早期抗感染免疫過(guò)程中起重要作用。鼠疫菌Hfd蛋白參與鼠疫菌抗議吞噬和致病近程。

Yops是在細(xì)菌處于不利環(huán)境條件下合成和分泌的一系列毒力因子和調(diào)節(jié)蛋白,是通過(guò)Ⅲ型分泌系統(tǒng)直接將多種菌體效應(yīng)蛋白轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞胞漿內(nèi),不需細(xì)菌侵入宿主細(xì)胞,能在宿主細(xì)胞外誘導(dǎo)調(diào)節(jié)。一類(lèi)具有抗吞噬功能,另一類(lèi)具有調(diào)節(jié)和定位攻擊靶細(xì)胞的作用。其中YopJ可誘導(dǎo)多種細(xì)胞如巨噬細(xì)胞、上皮細(xì)胞凋亡,通過(guò)滅活NF-kb系統(tǒng),導(dǎo)致抑制a腫瘤壞死因子和r干擾素的產(chǎn)生,從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。而YopE能干擾宿主細(xì)胞的信號(hào)傳遞通路,造成細(xì)胞肌動(dòng)蛋白骨架的改變,抑制吞噬細(xì)胞的吞噬功能。鼠疫菌的 YopJ是一種半胱氨酸激酶,作用于巨噬細(xì)胞和上皮細(xì)胞,阻止有絲分裂原活化蛋白激酶家族成員MKK6和NFκ B信號(hào)通路的活化,抑制TNFα和IL8產(chǎn)生,削弱了中性粒細(xì)胞的趨化作用。LcrV通過(guò)誘導(dǎo)IL10表達(dá)而抑制TNF-α和IFN-γ的產(chǎn)生,抑制天然免疫反應(yīng)。效應(yīng)蛋白YopM可以進(jìn)入靶細(xì)胞,并通過(guò)小泡轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制從胞質(zhì)進(jìn)入胞核,降低巨噬細(xì)胞IL2、IL8、IL15和NK細(xì)胞IL15R的表達(dá)而抑制IFN-γ產(chǎn)生,從而影響早期巨噬細(xì)胞的活化[10]。Pla可能通過(guò)抑制IL8的產(chǎn)生而降低感染部位對(duì)吞噬細(xì)胞的化學(xué)趨向性。鼠疫菌的YopM通過(guò)損耗NK細(xì)胞并使NK細(xì)胞和巨噬細(xì)胞喪失活性而作用于機(jī)體的天然免疫反應(yīng)。鼠疫菌不僅能使NK細(xì)胞數(shù)降低,并且能夠劇烈的降低NK細(xì)胞分泌IFN-γ。受動(dòng)器蛋白(effector proteins)對(duì)宿主細(xì)胞來(lái)說(shuō)是個(gè)消極蛋白,通過(guò)破壞機(jī)體的免疫系統(tǒng)致使病菌感染宿主。三種致病性的耶爾森氏菌都具有躲避人類(lèi)的免疫系統(tǒng),將其受動(dòng)器蛋白直接注入宿主的細(xì)胞質(zhì)。

在感染(后的4～5d)后期,宿主體內(nèi)的鼠疫菌開(kāi)始在巨噬細(xì)胞內(nèi)大量繁殖,并造成巨噬細(xì)胞的凋亡,鼠疫菌的釋放。這時(shí)釋放到外界的鼠疫菌已獲得抗吞噬功能。鼠疫菌在巨噬細(xì)胞內(nèi)主要合成F1與pH6抗原。F1抗原在鼠疫菌胞外形成凝膠狀包膜,抵御中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的吞噬。不同于三型分泌系統(tǒng)效應(yīng)蛋白,F1蛋白不會(huì)影響吞噬細(xì)胞對(duì)其它微生物的吞噬,其通過(guò)阻止細(xì)菌與吞噬細(xì)胞受體間的相互作用而發(fā)揮抗吞噬作用[9]。pH6抗原(PsaA)在37℃酸性環(huán)境條件下合成,能夠選擇性與人血漿中的脂蛋白結(jié)合而阻止宿主防御系統(tǒng)對(duì)細(xì)菌的識(shí)別。

YopP/YopJ參與誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡過(guò)程,YopJ通過(guò)抑制NFκ B和MKK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑抑制抗凋亡蛋白的產(chǎn)生,促進(jìn)巨噬細(xì)胞凋亡;效應(yīng)蛋白 YopH和YopE在抗巨噬細(xì)胞吞噬中發(fā)揮重要作用。YpkA蛋白會(huì)阻斷宿主的Gα q蛋白,造成細(xì)胞外的訊息無(wú)法經(jīng)由Gα q傳遞到細(xì)胞內(nèi)部,使細(xì)胞失去免疫系統(tǒng)的作用。Yersinia的一種外殼蛋白YopJ能夠通過(guò)將一個(gè)乙?；鶊F(tuán)加到一個(gè)寄主酶上的兩個(gè)磷酸基團(tuán)結(jié)合關(guān)鍵位點(diǎn)上,從而削弱這種磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)。由于寄主的酶被乙酰化,因此它們不能再被磷酸基團(tuán)激活,因此這個(gè)引發(fā)先天免疫應(yīng)答的酶級(jí)聯(lián)無(wú)法被活化。當(dāng)細(xì)胞受到一個(gè)細(xì)菌病原的感染時(shí),它會(huì)活化一個(gè)包含多個(gè)酶的反應(yīng)鏈。一個(gè)酶將一個(gè)磷酸基團(tuán)添加給另外一個(gè)酶(即磷酸化過(guò)程),從而促使這個(gè)酶將磷酸基團(tuán)添加給另外一個(gè)酶……。這種級(jí)聯(lián)事件引發(fā)一種適當(dāng)程度的免疫應(yīng)答。但是,Yersinia能夠阻止它的寄主啟動(dòng)這種應(yīng)答,從而使該細(xì)菌能夠生存和繁殖。YopH是酪氨酸磷酸酯酶,通過(guò)III型分泌系統(tǒng)的分泌裝置靶向轉(zhuǎn)運(yùn)至巨噬細(xì)胞,使整個(gè)宿主細(xì)胞的蛋白去磷酸化,阻斷在吞噬機(jī)制起始過(guò)程中的酪氨酸磷酸化信號(hào)。YopH在真核細(xì)胞中作用的靶蛋白:局部黏附激酶(FAK)和p130CAP能破壞細(xì)胞的黏附復(fù)合物,使細(xì)胞內(nèi)吞作用受損。效應(yīng)蛋白可以抑制吞噬細(xì)胞內(nèi)的呼吸爆發(fā),而失去殺滅吞噬細(xì)菌的功能。這種機(jī)制可能與效應(yīng)子 YopE和 YopH有關(guān)[11]。鼠疫菌的PhoP box歸納為(T/G)(A/G)TT TA(A/T)七核苷酸同向重復(fù)序列,整體調(diào)控子PhoP直接調(diào)控鼠疫耶爾森氏菌胞內(nèi)生存能力。

3 鼠疫自然疫源地所表現(xiàn)的生物多樣性

生物多樣性是指一定范圍內(nèi)多種多樣活的有機(jī)體(動(dòng)物、植物、微生物)有規(guī)律地結(jié)合構(gòu)成穩(wěn)定的生態(tài)綜合體。這種多樣性包括物種多樣性,遺傳多樣性及生態(tài)系統(tǒng)多樣性。鼠疫自然疫源地所表現(xiàn)的生物多樣性主要體現(xiàn)在小獸動(dòng)物、及其體表寄生蚤螨生物、生態(tài)系統(tǒng)和鼠疫菌株基因分型的遺傳多樣性。小型獸類(lèi)生物多樣性決定其體外寄生蚤類(lèi)生物多樣性。特別是在我國(guó)核心鼠疫自然疫源地:新疆的天山、青藏高原的三江源和云南省橫斷山區(qū)。

云南省橫斷山區(qū)小型獸類(lèi)由5目11科58屬187種(亞種)組成,蚤類(lèi)由9科45屬 153種(亞種)組成,小型獸類(lèi)科、屬、種豐富度沿緯度梯度帶分布的主要特點(diǎn)[12]。滇西北橫斷山地區(qū)地勢(shì)起伏、高差懸殊,自然條件的垂直變化和水平分異明顯,而尤其以獨(dú)特的垂直自然帶引人注目。根據(jù)云南橫斷山區(qū)具代表性的7個(gè)山系共9個(gè)樣區(qū)山地蚤類(lèi)及其宿主動(dòng)物的垂直分布調(diào)查結(jié)果和引用以往的部分調(diào)查資料,對(duì)所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理,應(yīng)用不同山系林區(qū)各垂直帶蚤類(lèi)物種多樣性的平均值作為指標(biāo),就云南橫斷山區(qū)蚤類(lèi)物種多樣性的地理分布趨勢(shì)和規(guī)律,與宿主動(dòng)物和重要環(huán)境因素的關(guān)系等問(wèn)題進(jìn)行了分析和探討。小獸群落結(jié)構(gòu)、物種豐富度、物種多樣性,均勻度和生態(tài)優(yōu)勢(shì)。橫斷山區(qū)小型獸類(lèi)沿各緯度和海拔梯度的組成和分布情況不同,但總體呈現(xiàn)出以中海拔和中緯度梯度帶物種豐富度都相對(duì)較高的空間分布特征。這里蚤類(lèi)科、屬、種、特有種都具有較高多樣性,由此推斷,這里可能是我國(guó)橫斷山區(qū)多物種保存、分布和分化的核心區(qū)。

三江源地區(qū)存在有2種類(lèi)型的鼠疫自然疫源地:喜馬拉雅旱獺和青海田鼠鼠疫疫源地。三江源地區(qū)地貌類(lèi)型豐富,氣候多變,區(qū)域物種種類(lèi)繁多,生態(tài)環(huán)境變化復(fù)雜,具有高原獨(dú)特的生物多樣性特征。也是我國(guó)海拔最高的天然濕地,平均海拔4000多米。素有“中華水塔”之美譽(yù),長(zhǎng)江總水量的25%,黃河總水量的49%和瀾滄江總水量的15%都來(lái)自這一地區(qū)。三江生態(tài)系統(tǒng)最敏感的地區(qū),它是長(zhǎng)江、黃河、瀾滄江三條大河的發(fā)源地。三江源地區(qū)具有獨(dú)特而典型的高寒生態(tài)系統(tǒng),為中亞高原高寒環(huán)境和世界高寒草原的典型代表。植被類(lèi)型有針葉林、闊葉林、針闊混交林、灌叢、草甸、草原、沼澤及水生植被、墊狀植被和稀疏植被等,可分為14個(gè)群系綱、50個(gè)群系。野生動(dòng)物有獸類(lèi)85種,鳥(niǎo)類(lèi) 237種(含亞種為263種),兩棲爬行類(lèi)48種。青海省三江源地區(qū)共發(fā)現(xiàn)蚤類(lèi)104種(含亞種),隸屬于6科33屬,以角葉蚤科、細(xì)蚤科、櫛眼蚤科種類(lèi)居多,分別占33.65%(35/104)、27.88%(29/104)和 24.04%(25/104)。羌塘高原亞區(qū)發(fā)現(xiàn)蚤類(lèi)5科 16屬34種,青海藏南亞區(qū)蚤類(lèi)6科33屬100種,其中三江源地區(qū)特有蚤類(lèi)28種[13]。

新疆鼠疫自然疫源地在我國(guó)鼠疫自然疫源地的形成及演替方面扮演著關(guān)鍵性的作用。可將新疆4大板塊的山地鼠疫自然疫源地鼠疫菌株分為14個(gè)基因型:7個(gè)主要基因組型和7個(gè)次要基因組型[14]。其中西天山北坡灰旱獺-長(zhǎng)尾黃鼠鼠疫疫源地存在3個(gè)主要基因組型和5個(gè)次要基因組型,西段以01型基因組型為主,占種群體的 91.7%,02型占8.3%;中段以03型為主,占68.8%,01型占4.2%,02型占20.85%,另有02M1和02M3(02型的突變型)占2.1%,03M1型(03型的突變型)占2.1%,東段以 02型為主,89.8%,01型、02M2、02M3和02M4型(02型的突變型)各占2.0%。南天山灰旱獺鼠疫疫源地存在2個(gè)主要基因型和1個(gè)次要基因型,以4型為主,占 66.7%,02型占16.7%,04M1型(04型的突變型)占16.7%。帕米爾高原-阿賴(lài)山紅旱獺鼠疫疫源地僅存在04型1個(gè)基因型。昆侖山喜馬拉雅旱獺鼠疫疫源地分為中昆侖和東昆侖鼠疫自然疫源地,中昆侖山存在2個(gè)鼠疫基因組型,以11型為主,占群體的90%,12型占10%;東昆侖山存在3個(gè)鼠疫基因組型,以05型為主,占66.7%,02型和11型分別占16.7%。新疆山地鼠疫自然疫源地的演變由3條路線組成。西天山北坡鼠疫自然疫源地的鼠疫菌基因組,自西向東在不同的地理生態(tài)環(huán)境和宿主媒介作用下發(fā)生適應(yīng)性進(jìn)化和演變,由較為古老的01型基因組逐漸演化為02和03型,最后南下至青海和東昆侖演變?yōu)?5型,并且在這條演化路線上存在許多演變過(guò)程中發(fā)生的基因組地域交叉和次要基因組型;南天山和帕米爾高原-阿賴(lài)山鼠疫自然疫源地的鼠疫菌的04型基因組型是由01型直接演化而來(lái),并在這一區(qū)域形成主要鼠疫基因組型;中昆侖山鼠疫自然疫源地的鼠疫菌基因組型可能是由西藏岡底斯山喜馬拉雅旱獺鼠疫源地的10型基因組演化而來(lái),形成以11型為主,12型為輔的鼠疫基因組構(gòu)型特點(diǎn)。具體進(jìn)化路線圖:天山山地→帕米爾高原、昆侖山脈→岡底斯山脈、青藏高原→滇西山地→閩廣沿海,期間在滇閩廣居民區(qū)黃胸鼠鼠疫疫源地由古典生物型菌株進(jìn)化為東方型,東方型鼠疫菌株經(jīng)香港及東南沿海的遠(yuǎn)洋輪船傳播到世界60多個(gè)國(guó)家及地區(qū),引發(fā)了第三次世界鼠疫大流行。

鼠疫桿菌與其特定區(qū)域的小獸動(dòng)物、媒介生物、土壤及其微生物和生態(tài)系統(tǒng)所具有的不同時(shí)空活動(dòng)特點(diǎn)和生物學(xué)特性,以及共同組成的復(fù)雜營(yíng)養(yǎng)食物鏈網(wǎng)絡(luò)和在各自能流、物流、基因傳遞及其協(xié)同進(jìn)化的角色等,都將是鼠疫自然疫源地空間結(jié)構(gòu)研究的所屬范疇。同時(shí)該地土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)和多樣性所反映的生境多樣性等,也值得進(jìn)一步探討。在鼠疫自然疫源地是否存在致病性的假結(jié)核、小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌的分布,是近年來(lái)學(xué)術(shù)探討的焦點(diǎn)。日本學(xué)者認(rèn)為第三次世界鼠疫大流行波及到日本但未造成流行,很可能與致病性的假結(jié)核和小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌在日本廣泛分布有關(guān)。因?yàn)檎{(diào)查發(fā)現(xiàn)這兩種致病性的耶爾森氏菌假結(jié)核和小腸結(jié)腸炎在日本廣泛分布。在歐洲,第二次世界鼠疫大流行曾造成當(dāng)時(shí)1/4的人口滅絕。但第三次世界鼠疫大流行也未引起歐洲的鼠疫流行,現(xiàn)在的調(diào)查顯示假結(jié)核和小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌在歐洲淡水系廣泛分布[15]。動(dòng)物鼠疫的發(fā)生與當(dāng)?shù)厥箢?lèi)豐富度、高度差、海拔、相對(duì)濕度、年均氣溫、年降雨量、蚤類(lèi)豐富度和鼠疫菌基因分型多樣性顯正相關(guān)。

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