布魯氏菌致動(dòng)物繁殖障礙的研究進(jìn)展

何順東，劉夢(mèng)志，張婷婷，陳澤良，劉寶山

(1. 遼寧省沈陽(yáng)市沈河區(qū)市場(chǎng)監(jiān)管事務(wù)服務(wù)與行政執(zhí)法中心，遼寧 沈陽(yáng) 110015；2. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110866)

布魯氏菌病(Brucellosis，俗稱“布病”)，是由布魯氏菌(Brucella)引起的一種重要的慢性人獸共患傳染病，該病呈世界性流行，在各個(gè)國(guó)家均有發(fā)生[1]。布魯氏菌是一種革蘭陰性的短小桿菌，感染動(dòng)物后可在單核巨噬細(xì)胞內(nèi)存活，從而在肝臟、脾臟、淋巴結(jié)和子宮等網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)中持續(xù)存在。布魯氏菌可導(dǎo)致繁殖障礙，引起感染動(dòng)物不育、流產(chǎn)和死胎等癥狀[2]，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，影響?zhàn)B殖業(yè)的發(fā)展和人類健康。人感染后除了引起流產(chǎn)、不育等癥狀外，還可引起波浪熱、關(guān)節(jié)炎等癥狀，嚴(yán)重危害人類健康。鑒于該病的生殖危害，各國(guó)研究人員對(duì)布魯氏菌引起繁殖障礙的影響因素、機(jī)制等方面進(jìn)行了大量的相關(guān)研究，綜述如下。

1 布魯氏菌致繁殖障礙的影響因素

布魯氏菌致動(dòng)物繁殖障礙的影響因素現(xiàn)在還未見(jiàn)報(bào)道，廣為報(bào)道的是布魯氏菌感染的影響因素。在影響布魯氏菌感染的因素中，最明顯的是養(yǎng)殖方式。Holt H R等在布病流行地區(qū)開(kāi)展的牛群血清流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，散養(yǎng)戶牛群的個(gè)體陽(yáng)性率和群體陽(yáng)性率高達(dá)11.0%和15.5%，是規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)發(fā)病率的6倍以上[3]。自由放牧群的感染率也大于限制運(yùn)動(dòng)群[4]。另一個(gè)影響布病感染率的因素是群體規(guī)模。2014年Lindahl E等對(duì)443個(gè)畜群的904頭育種年齡奶牛的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，較大的畜群(OR=13.9;95%CI，1.6～119)和年齡(OR = 0.24;95%CI，0.06～1.0)與血清陽(yáng)性正相關(guān)[5]。2011年Makita K等對(duì)烏干達(dá)首都坎帕拉牛布魯氏菌病患病率的研究也得到同樣的結(jié)果[4]。多種動(dòng)物混養(yǎng)是布病流行的另一個(gè)因素，同一個(gè)農(nóng)場(chǎng)中存在多種反芻動(dòng)物時(shí)，布魯氏菌病的感染機(jī)率增加[6]。

性活動(dòng)是公畜布魯氏菌病發(fā)生的主要因素。1998年Robles C A等對(duì)某感染農(nóng)場(chǎng)的600只公羊B.ovis感染情況的研究發(fā)現(xiàn)，該疾病的患病率主要與動(dòng)物的性活動(dòng)有關(guān)，而與自身的年齡無(wú)關(guān)[7]。2002年Ridler A L等對(duì)雄鹿B.ovis感染的研究得到了同樣的結(jié)果[8]。2013年Mai H M等研究發(fā)現(xiàn)，公牛的借用或共用也與布魯氏菌病的發(fā)生相關(guān)[6]。已有的研究還發(fā)現(xiàn)，提供礦物補(bǔ)充劑可降低畜群中布魯氏菌發(fā)病率[6]。

雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)布魯氏菌病感染因素的調(diào)查研究多有報(bào)道[9-10]，但該病繁殖障礙的影響因素的調(diào)查研究還未見(jiàn)報(bào)道。因此，開(kāi)展系統(tǒng)、全面、準(zhǔn)確的流行病學(xué)調(diào)查，分析其導(dǎo)致反芻動(dòng)物繁殖障礙的流行規(guī)律和風(fēng)險(xiǎn)因素，是闡述流行現(xiàn)狀與規(guī)律，把握關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素的重要措施，也是制定針對(duì)性強(qiáng)的高效率防控措施的關(guān)鍵。

2 布魯氏菌致繁殖障礙的流行病學(xué)調(diào)查

布魯氏菌能夠感染的家畜和野生動(dòng)物種類多達(dá)數(shù)十種，牛、羊等反芻動(dòng)物是布魯氏菌最容易感染的宿主動(dòng)物，存在很高的感染率。已有的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，埃塞俄比亞北部西提格雷地區(qū)雌性牛的總體患病率為6.1%[11]，烏干達(dá)首都坎帕拉牛布魯氏菌病的個(gè)體動(dòng)物患病率為5.0%[4]，印度尼西亞?wèn)|部群島中39.0%的奶牛因該病發(fā)生流產(chǎn)或犢牛死亡，且犢牛損失率高達(dá)19.3%[12]。

用Sprague-Dawley(SD)大鼠為模型評(píng)估流產(chǎn)布魯氏菌生物1型感染影響繁殖性能的研究表明，感染大鼠發(fā)生41.67%的不孕癥，死產(chǎn)率為12.30%，產(chǎn)仔平均數(shù)為(8.71±2.01)只，遠(yuǎn)低于對(duì)照大鼠的(12.87±1.42)只(P<0.001)。感染大鼠存活后代的平均重量為(6.10±0.36) g，顯著低于對(duì)照大鼠存活后代的平均重量(7.15±0.40) g(P<0.001)[13]。

3 布魯氏菌感染生殖系統(tǒng)引起的組織病變

布魯氏菌引起繁殖障礙的原因主要是侵害生殖系統(tǒng)引起的。母畜最重要的受損組織是胎盤，常引起壞死性胎盤炎[14-15]。顯微鏡下表現(xiàn)為滋養(yǎng)層上皮細(xì)胞明顯減少，淺表絨毛尿囊基質(zhì)含有豐富的壞死和礦化碎片，以及許多突出的腫脹毛細(xì)血管[16]。乳腺是母畜布魯氏菌感染的另一重要器官，常引起間質(zhì)性乳腺炎[14]，還可由感染動(dòng)物的奶水中排菌[15]。布魯氏菌還可感染子宮內(nèi)絨毛尿囊膜，且在妊娠晚期絨毛尿囊膜中的復(fù)制顯著高于早期[17]。對(duì)卵巢和卵子的感染情況未見(jiàn)報(bào)道。

公畜感染布魯氏菌后可引起輕度至重度的非化膿性附睪炎、精囊炎、前列腺炎和壺腹炎，附睪粗大，伴有腺樣管中性粒細(xì)胞滲出，還會(huì)出現(xiàn)精索肉芽腫和上皮內(nèi)增生，甚至發(fā)生上皮囊腫[18]。組織化學(xué)研究顯示，感染的附睪、精囊和壺腹組織中凝集素結(jié)合反應(yīng)性發(fā)生改變[19]，可引起精子凝集，甚至引起精子自身抗體的產(chǎn)生[20]。但是，布魯氏菌是否在精子中生存復(fù)制，影響精子的活力和性能等深入機(jī)制的研究仍未見(jiàn)報(bào)道。

4 布魯氏菌致繁殖障礙的機(jī)制研究

布魯氏菌感染引起組織器官病變的發(fā)病機(jī)制一直是布病研究的熱點(diǎn)，因?yàn)檫@是理解該病傳播進(jìn)而進(jìn)行控制的關(guān)鍵。

赤蘚糖醇是大多數(shù)布魯氏菌的優(yōu)先碳源，在反芻動(dòng)物和豬的生殖器官中很豐富，因此出現(xiàn)布魯氏菌的特征性生殖器官嗜性[21]。然而最近的研究發(fā)現(xiàn)，流產(chǎn)布魯氏菌感染的細(xì)胞和組織還含有醛糖還原酶，其可從戊糖前體產(chǎn)生赤蘚糖醇[22]。

研究發(fā)現(xiàn)，布魯氏菌除了在上皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹(shù)突細(xì)胞中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)的液泡中復(fù)制外，還可以在動(dòng)物的滋養(yǎng)細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中復(fù)制，阻礙滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)由于ER應(yīng)激引起的細(xì)胞凋亡[23]，破壞胎盤屏障。

在絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞中，流產(chǎn)布魯氏菌在單膜酸性溶酶體膜相關(guān)蛋白1陽(yáng)性包涵體內(nèi)復(fù)制，而B(niǎo).melitensis在ER起源的小室內(nèi)復(fù)制[24]。滋養(yǎng)細(xì)胞感染后4 h促炎基因的表達(dá)被抑制，12 h出現(xiàn)CXC趨化因子CXCL6(GCP-2)和CXCL8(白細(xì)胞介素8)的顯著上調(diào)，這種變化與試驗(yàn)感染奶牛胎盤的趨化因子表達(dá)譜相似，表明布魯氏菌調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細(xì)胞的先天免疫反應(yīng)，在感染的早期階段抑制促炎介質(zhì)的表達(dá)，隨后是促炎趨化因子的延遲和少量表達(dá)[25]。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，促炎基因的抑制與virB操縱子和抗炎因子btpB的調(diào)節(jié)相關(guān)[26]。流產(chǎn)布魯氏菌感染的滋養(yǎng)細(xì)胞還出現(xiàn)MHC-I轉(zhuǎn)錄的增加[27]，白細(xì)胞介素-8(IL-8)、單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP-1)和IL-6的量也顯著增加，表明其可能通過(guò)對(duì)病原體的直接反應(yīng)或通過(guò)與單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞或中性粒細(xì)胞的相互作用在流產(chǎn)布魯氏菌感染期間提供局部炎癥環(huán)境，導(dǎo)致布魯氏菌病的妊娠并發(fā)癥[28]。滋養(yǎng)細(xì)胞被感染后，黃體酮分泌受到抑制，催乳素和雌激素分泌增加，引起編碼關(guān)鍵類固醇生成酶基因的表達(dá)也發(fā)生變化[23]。這些因子的變化可能是由布魯氏菌的毒力基因?qū)е碌?，引物研究發(fā)現(xiàn)，布魯氏菌的磷酸葡萄糖苷酶(PGM)對(duì)人滋養(yǎng)層細(xì)胞具有細(xì)胞毒性，可導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞因子的變化[29]。

布魯氏菌對(duì)公畜組織器官的致病機(jī)制也有報(bào)道，粗糙毒力的綿羊布魯氏菌(R-B.ovis)菌株感染后，在30 dpi的急性期內(nèi)宿主免疫反應(yīng)最為顯著，附睪(IL-6、IL-1β和IL-1α)、睪丸(INF-γ和IL-12)、尿道球腺(IL-6和TNF-α)和壺腹(INF-γ、IL-10、IL-1β和IL-1α)等生殖組織中出現(xiàn)細(xì)胞因子上調(diào)；在感染發(fā)展期間，細(xì)胞因子的基因表達(dá)水平降低，出現(xiàn)免疫抑制，有利于R-B.ovis持續(xù)感染的免疫逃避。在120 dpi和240 dpi的慢性期，附睪(IL-1β和IL-1α)、睪丸(INF-γ和IL-12)和壺腹(INF-γ、IL-10、IL-1β和IL-1α)等部位的細(xì)胞因子下調(diào)；在尿道球腺(IL-6和TNF-α)和附睪(IL-6)中促炎細(xì)胞因子IL-6上調(diào)[30]。盡管從細(xì)胞因子表達(dá)水平上發(fā)現(xiàn)了差異，但公畜組織器官的病理改變、基因表達(dá)調(diào)控等方面仍缺乏系統(tǒng)深入的研究。

綜上所述，盡管對(duì)布魯氏菌致繁殖障礙的原因及機(jī)制進(jìn)行了大量的研究，但也存在著研究的盲區(qū)，如這些研究大多是對(duì)滋養(yǎng)層細(xì)胞的研究，對(duì)其他生殖細(xì)胞的致病機(jī)制研究很少；對(duì)母畜生殖系統(tǒng)損傷的研究較多，對(duì)公畜生殖系統(tǒng)損傷的研究較少；多是對(duì)單獨(dú)生殖系統(tǒng)損傷的研究，很少結(jié)合其他組織器官綜合進(jìn)行研究，也沒(méi)有比較感染引起的發(fā)熱反應(yīng)等因素對(duì)繁殖障礙的影響。這些方面都需要在以后進(jìn)行研究探討，以便更深入地了解布魯氏菌引起繁殖障礙的機(jī)制，為防治提供線索和途徑。