牛蜱蟲(chóng)病與錐蟲(chóng)病及其抗病的分子機(jī)制研究進(jìn)展

曹淵婷，楊孟哲，李 楊，祁興磊，李付強(qiáng)，雷初朝*(.西北農(nóng)林科技大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，陜西 楊凌 700；. 泌陽(yáng)縣夏南牛科技開(kāi)發(fā)有限公司，河南 泌陽(yáng) 46700； . 湖南天華實(shí)業(yè)有限公司，湖南 漣源 476)

寄生蟲(chóng)由于體型較小、繁殖較快、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)等多種優(yōu)勢(shì)，極易感染宿主并引起宿主的一系列并發(fā)癥。寄生蟲(chóng)既是病原體，也作為其他病菌的媒介來(lái)傳播疾病，常見(jiàn)的寄生蟲(chóng)病有蛔蟲(chóng)病、鉤蟲(chóng)病、瘧疾病等。許多寄生蟲(chóng)在生長(zhǎng)發(fā)育中需要中間宿主和終末宿主，中間宿主為幼蟲(chóng)及無(wú)性繁殖期提供發(fā)育條件，終末宿主則為成蟲(chóng)及有性繁殖期提供生長(zhǎng)環(huán)境，且寄生蟲(chóng)感染具有地方性、季節(jié)性、多寄生性、自然疫源性等[1]。牛易感染的寄生蟲(chóng)病種類(lèi)很多，如絳蟲(chóng)病、線蟲(chóng)病、焦蟲(chóng)病、蜱蟲(chóng)病、錐蟲(chóng)病等，錐蟲(chóng)雖然可以通過(guò)蜱蟲(chóng)進(jìn)行感染和傳播，但由于寄生蟲(chóng)生活環(huán)境不同，其流行病學(xué)也有一定差異。

本文主要就牛蜱蟲(chóng)病與錐蟲(chóng)病及其抗病的分子機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為牛蜱蟲(chóng)病與錐蟲(chóng)病防治和?？共∮N研究提供參考。

1 牛蜱蟲(chóng)病與錐蟲(chóng)病概況

1.1 牛蜱蟲(chóng)病

牛蜱蟲(chóng)可以慢性寄生于牛等哺乳動(dòng)物，是一種吸血性寄生蟲(chóng)，分為硬體蜱蟲(chóng)和軟體蜱蟲(chóng)，生長(zhǎng)發(fā)育要經(jīng)歷卵、幼蟲(chóng)、若蟲(chóng)和成蟲(chóng)4個(gè)階段，喜寄生在動(dòng)物皮膚較薄的隱蔽處，導(dǎo)致牛出現(xiàn)生長(zhǎng)緩慢、食欲不振、消瘦、貧血等癥狀，數(shù)量過(guò)多則會(huì)導(dǎo)致牛死亡。此外，蜱蟲(chóng)也是一種傳播媒介，可以引發(fā)乙型腦炎、猩紅熱、焦蟲(chóng)、錐蟲(chóng)等其他血液寄生蟲(chóng)和血媒傳染病的發(fā)生與傳播。

牛蜱蟲(chóng)在春夏秋季生長(zhǎng)繁殖快，適宜生活在濕熱的高山、草原等區(qū)，而且在放牧區(qū)域數(shù)量更多[2]，使得生活在該環(huán)境下的牛經(jīng)過(guò)自然選擇在一定程度上有抗蜱蟲(chóng)以及蜱傳病的能力。

蜱蟲(chóng)可以作為其他病原菌的宿主，引起其他寄生蟲(chóng)病，其中具有代表性的有焦蟲(chóng)病。焦蟲(chóng)發(fā)育過(guò)程中的中間宿主是牛，終末宿主是蜱蟲(chóng)[3]。

焦蟲(chóng)病主要分為兩種類(lèi)型，第一類(lèi)是巴貝斯焦蟲(chóng)病，病牛往往出現(xiàn)突然發(fā)病、體溫升高、稽留熱等癥狀，當(dāng)紅細(xì)胞內(nèi)存在蟲(chóng)體即可確診；第二類(lèi)是泰勒焦蟲(chóng)病，病牛初期體表淋巴結(jié)腫痛，體溫可達(dá)40.5℃～41.7 ℃，如果體內(nèi)有石榴體即淋巴細(xì)胞內(nèi)存在很多裂殖子即可確診[4]。當(dāng)焦蟲(chóng)體大量進(jìn)入紅細(xì)胞，則會(huì)造成妊娠母牛流產(chǎn)、病牛死亡等現(xiàn)象，危害較大。

1.2 牛錐蟲(chóng)病

牛錐蟲(chóng)病也稱(chēng)蘇拉病，是感染伊氏錐蟲(chóng)后引發(fā)的一種血液原蟲(chóng)病。伊氏錐蟲(chóng)主要寄生于淋巴液、血漿、腦脊液以及臟器中，不耐受干燥環(huán)境、強(qiáng)光照射和消毒劑影響。此外，蟲(chóng)體對(duì)熱非常敏感，在50 ℃條件下至多5 min就會(huì)死亡，因此不宜生活在高溫地區(qū)。

錐蟲(chóng)病通常在冬末春初發(fā)生，在侵入牛體內(nèi)后繁殖迅速，分泌并釋放多種有毒物質(zhì)和毒素，游離于血液及組織中，先是危害神經(jīng)中樞，接著造血器官受到侵染使紅細(xì)胞發(fā)生溶解，引起貧血和供氧不足；血紅蛋白游離并積留于肝臟，導(dǎo)致肝功能下降，無(wú)法合成與貯存肝糖原，造成糖類(lèi)儲(chǔ)存和供應(yīng)缺乏；損壞毛細(xì)血管壁增大其通透性進(jìn)而引起水腫；血液中糖無(wú)氧酵解增強(qiáng)，乳酸增多而導(dǎo)致血液酸堿度失衡[5]。病牛主要癥狀為貧血、黃疸、間歇性高熱、四肢浮腫、進(jìn)行性消瘦，一般分為發(fā)病早期、中期和后期，死亡率較高。

此外，錐蟲(chóng)病還包括由布氏錐蟲(chóng)引起的非洲錐蟲(chóng)病和由克氏錐蟲(chóng)引起的美洲錐蟲(chóng)病，屬于人獸共患病，其中非洲錐蟲(chóng)病分為兩種，即岡比亞錐蟲(chóng)病和羅得西亞錐蟲(chóng)病，又稱(chēng)非洲睡眠病或嗜睡性腦炎，錐鞭毛體寄生在血液、淋巴結(jié)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)；而美洲型錐蟲(chóng)無(wú)鞭毛體寄生在單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)、心肌和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞內(nèi)，錐鞭毛體則寄生在血液中，布氏錐蟲(chóng)病主要是通過(guò)經(jīng)舌蠅叮咬而傳播，伊氏錐蟲(chóng)病和克氏錐蟲(chóng)病主要經(jīng)吸血昆蟲(chóng)虻及廄螫等機(jī)械性傳播[5]。

2 牛對(duì)蜱蟲(chóng)病與錐蟲(chóng)病的抗病性能

西門(mén)塔爾牛于放牧?xí)r，母牛感染焦蟲(chóng)病的發(fā)病率最高達(dá)到26.66%，而對(duì)于具有瘤牛血統(tǒng)的湖南本地湘南黃牛焦蟲(chóng)病的發(fā)病率為0[6]。由此表明，西門(mén)塔爾牛作為外來(lái)普通牛品種，其適應(yīng)能力和抗蜱蟲(chóng)以及蜱傳病能力較差，而中國(guó)本地南方瘤牛的抗蜱蟲(chóng)和蜱傳病能力則較強(qiáng)。從國(guó)外引進(jìn)的安格斯牛更容易出現(xiàn)季節(jié)和飼養(yǎng)管理應(yīng)激，更易感染巴貝斯蟲(chóng)[7]。四川省飼養(yǎng)的荷斯坦奶牛，由于復(fù)雜的地形地貌和季風(fēng)環(huán)流的交替影響，外加高溫高濕的環(huán)境，易感染寄生蟲(chóng)病，影響產(chǎn)奶量[8]。

婆羅門(mén)牛作為典型的瘤牛品種，其食性雜、耐粗飼、抗病能力強(qiáng)，特別是對(duì)焦蟲(chóng)等熱帶寄生蟲(chóng)抗性強(qiáng)[9]。非洲錐蟲(chóng)可以引起嚴(yán)重的人類(lèi)昏睡病和家畜疾病，非洲本地牛品種恩達(dá)馬牛對(duì)錐蟲(chóng)的抗性很強(qiáng)，但非洲瘤牛對(duì)錐蟲(chóng)病高度敏感，抵抗力弱。

中國(guó)延邊州流行牛泰勒蟲(chóng)病，延邊牛感染的泰勒蟲(chóng)主要是東方圓線蟲(chóng)和中華泰勒蟲(chóng)[10]，說(shuō)明北方牛對(duì)蜱蟲(chóng)抗性差，對(duì)錐蟲(chóng)抗病能力較強(qiáng)。昭通牛作為云南瘤牛，由于地處山地，會(huì)受到多種寄生蟲(chóng)尤其是蜱蟲(chóng)的影響[11]。云嶺牛是中國(guó)第一個(gè)通過(guò)三元雜交培育而成的優(yōu)良肉牛新品種，其適應(yīng)能力強(qiáng)、繁殖性能好、成活率高，具有耐熱抗蜱、耐粗飼、飼養(yǎng)期短、育肥性能好、性成熟早等特點(diǎn)，可以適應(yīng)中國(guó)南方高溫高濕的氣候環(huán)境[12]。

可見(jiàn)，蜱蟲(chóng)喜生活在濕熱的多山地區(qū)，中國(guó)南方多為此類(lèi)環(huán)境，中國(guó)北方則平原較多，因此蜱蟲(chóng)在南方繁殖率較高，生活在南方的瘤牛對(duì)蜱蟲(chóng)以及蜱傳病具有較強(qiáng)的抗病能力。由于錐蟲(chóng)不適宜生活在高溫地區(qū)，在北方繁殖率較高，推測(cè)中國(guó)北方普通牛品種具有較強(qiáng)的抗錐蟲(chóng)能力。

3 ?？跪缦x(chóng)病與抗錐蟲(chóng)病的分子機(jī)制

3.1 ?？跪缦x(chóng)病的分子機(jī)制

為了有效控制蜱傳病，必須在分子水平上了解蜱蟲(chóng)相關(guān)生理過(guò)程。

蜱半胱氨酸蛋白酶抑制分子cystatin是一類(lèi)抗蛋白酶分子，主要作用于半胱氨酸蛋白酶的抑制調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，該因子在蜱的吸血、血液消化、先天免疫以及對(duì)宿主免疫調(diào)節(jié)等生理過(guò)程都發(fā)揮著重要的作用[13]。此外，半胱氨酸蛋白酶抑制分子還具有抗寄生蟲(chóng)病和抗癌的作用，比如瘧原蟲(chóng)引起的瘧疾，cystatin有效抑制半胱氨酸蛋白酶后就可以減弱瘧原蟲(chóng)降解宿主血紅蛋白的功能，進(jìn)而減輕疾病效應(yīng)。

除此之外，不同牛品種感染蜱蟲(chóng)后所產(chǎn)生的病理變化和體內(nèi)的抗蟲(chóng)機(jī)制不同。以安格斯牛和婆羅門(mén)牛為例，安格斯牛感染蜱蟲(chóng)后，觀察到其淋巴細(xì)胞和血液尿素氮水平增加以及節(jié)段性中性粒細(xì)胞水平下降，而婆羅門(mén)牛則相反，但二者均表現(xiàn)由于蛋白質(zhì)代謝改變而引起的膽固醇含量增加，在安格斯牛中含量增加最高。

除此之外，有5個(gè)基因CCR1(趨化因子C-C基元受體1基因)、TLR5(toll 樣受體5基因)、TRAF6(腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6基因)、TBP(TATA框結(jié)合蛋白基因)、BDA20(牛皮屑變應(yīng)原20基因)在蜱蟲(chóng)侵染后表達(dá)增加或穩(wěn)定，而CXCL8(白細(xì)胞介素8基因)、IL-10(白細(xì)胞介素10基因)和TNF-α(腫瘤壞死因子α)在蜱蟲(chóng)侵染后表達(dá)則降低或保持不變[14]，這些變化都有助于牛對(duì)蜱蟲(chóng)的抗性。

婆羅門(mén)牛可以通過(guò)持續(xù)組織修復(fù)來(lái)防止蜱蟲(chóng)提升其汲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力，而安格斯牛則是LUM基因(基膜聚糖基因)表達(dá)水平降低，LUM作為SLRP(富含亮氨酸的低分子蛋白聚糖)中的成員，被認(rèn)為可以修飾纖維組織并誘導(dǎo)腫瘤特異性細(xì)胞外基質(zhì)形成[15]，所以安格斯牛在錐蟲(chóng)感染后該基因的低水平表達(dá)很有可能是為了防止細(xì)胞外基質(zhì)等區(qū)域的病變和惡化來(lái)減輕不良影響。且研究顯示變異的基因可以參與阻止對(duì)蜱蟲(chóng)和相關(guān)免疫反應(yīng)所需血粉的長(zhǎng)期供應(yīng)，從而減弱蜱蟲(chóng)的侵染能力和體內(nèi)的血液免疫反應(yīng)，因此LUM基因有作為牛抗蜱蟲(chóng)生物標(biāo)志物的潛力，有助于提高牛對(duì)蜱蟲(chóng)的抗性預(yù)測(cè)，進(jìn)而利于開(kāi)發(fā)蜱蟲(chóng)控制新策略的合理方法，提高抗蜱牛選擇程序和預(yù)試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

3.2 ?？瑰F蟲(chóng)病的分子機(jī)制

錐蟲(chóng)由媒介傳播并在畜體被叮咬部位繁殖，引起其局部炎癥反應(yīng)，以淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)和血管損害為主，導(dǎo)致淋巴結(jié)腫大，隨后錐蟲(chóng)進(jìn)入血液和淋巴系統(tǒng)，分裂繁殖擴(kuò)散至全身，引起貧血、發(fā)熱。例如當(dāng)伊氏錐蟲(chóng)在病牛體內(nèi)不斷繁殖時(shí)，會(huì)破壞牛體內(nèi)的造血器官，使紅細(xì)胞攜帶氧氣的能力下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)誘發(fā)牛心力衰竭而死亡[16]。

雖然畜體免疫系統(tǒng)可以產(chǎn)生特異性抗體凝集錐蟲(chóng)使蟲(chóng)體數(shù)量下降，但錐蟲(chóng)抗原可發(fā)生變異而逃脫宿主的免疫反應(yīng)，從而造成慢性感染，畜體由于淋巴系統(tǒng)受損，造成肝脾腫大，心肌、心包亦受損；感染晚期主要為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的漸進(jìn)性損傷，表現(xiàn)為腦膜腦炎和脊髓膜炎，其中腦脊液細(xì)胞數(shù)主要以單核細(xì)胞增多為主，另有少量嗜酸性粒細(xì)胞，并此時(shí)可檢出錐蟲(chóng)；感染嚴(yán)重者最終傷及腦實(shí)質(zhì)以及全腦，出現(xiàn)脫髓鞘現(xiàn)象和皮質(zhì)萎縮。

從免疫機(jī)制角度來(lái)說(shuō)，寄生蟲(chóng)于宿主體內(nèi)寄生與適應(yīng)過(guò)程中，有些獲得了抵制宿主免疫系統(tǒng)清除作用的能力，這種能力被稱(chēng)為免疫逃避。王莉君等[17]研究表明，IDO(吲哚胺2, 3-雙加氧酶)是一種免疫調(diào)節(jié)酶，主要通過(guò)裂解色氨酸和產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物來(lái)調(diào)節(jié)免疫效應(yīng)，在寄生蟲(chóng)感染中參與宿主免疫調(diào)控、介導(dǎo)免疫逃逸和免疫應(yīng)答等過(guò)程。

錐蟲(chóng)寄生于人和動(dòng)物血液中，免疫逃避機(jī)制復(fù)雜多樣，主要有兩種機(jī)制：第一種是抗原偽裝也稱(chēng)抗原變異，可以通過(guò)表面糖蛋白種類(lèi)的突變，進(jìn)而減弱抗原抗體反應(yīng)從而使宿主免疫應(yīng)答失效；第二種是分泌DNA酶來(lái)破壞機(jī)體對(duì)其的清除能力，具體機(jī)制是當(dāng)宿主被入侵的病原體刺激后，中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞會(huì)發(fā)揮其對(duì)微生物病原菌的吞噬作用，形成吞噬泡，這是最傳統(tǒng)的清除途徑。后來(lái)人們又發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞抵御病原微生物的另一種新機(jī)制，為主動(dòng)性死亡過(guò)程中釋放體內(nèi)溶酶體顆粒形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以捕捉并殺死病原體，這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為胞外陷阱ETS，主要是由DNA以及相關(guān)抗菌肽組蛋白和蛋白酶組成，可以殺滅多種病原微生物，首先在中性粒細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)并被命名為NETS，但錐蟲(chóng)為了逃避其殺傷作用而表達(dá)多種DNA酶，降解NETS骨架使其失去吞噬功能。多數(shù)錐蟲(chóng)的基因組中都有表達(dá)此類(lèi)DNA酶的基因，并被命名為T(mén)atD-related-Dnase[18]。

非洲恩達(dá)馬牛對(duì)錐蟲(chóng)耐受性很強(qiáng)，最主要的兩個(gè)表現(xiàn)特征是抗貧血能力和控制寄生蟲(chóng)增殖能力。貧血是錐蟲(chóng)感染最突出和一致的臨床癥狀。STOM基因是以人類(lèi)基因命名的一種罕見(jiàn)溶血性貧血基因，EPB42基因是遺傳性溶血性貧血基因，這兩種基因的突變都會(huì)導(dǎo)致不同程度的貧血現(xiàn)象。其中，STOM基因突變會(huì)導(dǎo)致遺傳性口形紅細(xì)胞增多，口形紅細(xì)胞是指其中心淡染區(qū)出現(xiàn)口形裂痕而喪失輸氧能力，其機(jī)制可能是由于增大了紅細(xì)胞內(nèi)膜面積，紅細(xì)胞所處微環(huán)境失衡使鈉離子內(nèi)流增多從而導(dǎo)致膜內(nèi)鈉離子濃度過(guò)高改變其結(jié)構(gòu)，形成口形裂痕造成血紅蛋白損失。此外，STOM基因與惡性腫瘤發(fā)生有關(guān)；EPB42基因突變會(huì)導(dǎo)致其編碼的4.2膜蛋白質(zhì)失去穩(wěn)定錨蛋白的能力，進(jìn)而降低了膜骨架與細(xì)胞膜的連接穩(wěn)定性，由于膜骨架具有穩(wěn)定細(xì)胞膜的作用，最終導(dǎo)致紅細(xì)胞膜骨架與脂質(zhì)雙分子層間的垂直連接減弱，使得細(xì)胞膜因無(wú)法穩(wěn)定成型而以微囊泡形式丟失，紅細(xì)胞由雙凹圓盤(pán)狀變成球形紅細(xì)胞[19]，大大降低了其血紅蛋白運(yùn)輸氧的功能，形成畜體內(nèi)貧血現(xiàn)象。

對(duì)錐蟲(chóng)耐受性很高的恩達(dá)馬牛的STOM基因與EPB42基因的突變體在該牛品種中是完全固定的，也就是說(shuō)這兩種基因突變頻率越高，越有助于牛抗錐蟲(chóng)病。以UMD 3.1為參考基因組，對(duì)于恩達(dá)馬牛而言，STOM基因的第112665146位堿基發(fā)生錯(cuò)義突變，即由A突變?yōu)镚，相應(yīng)第48位氨基酸由甲硫氨酸變?yōu)槔i氨酸；EPB42基因的第38523031堿基也發(fā)生錯(cuò)義突變，即由C突變?yōu)門(mén)，相應(yīng)第503位氨基酸由精氨酸變?yōu)榻M氨酸[20]。這兩種基因突變促進(jìn)牛抗錐蟲(chóng)的原因，可能在于牛體內(nèi)與貧血相關(guān)的這兩種基因突變導(dǎo)致發(fā)生本身溶血性貧血，就可以減輕由于感染錐蟲(chóng)帶來(lái)的貧血效應(yīng)，進(jìn)而增強(qiáng)其適應(yīng)能力，推測(cè)這兩種基因突變可以抑制錐蟲(chóng)產(chǎn)生DNA酶破壞吞噬機(jī)制，或促進(jìn)機(jī)體產(chǎn)生半胱氨酸蛋白酶抑制因子，有助于抑制錐蟲(chóng)生長(zhǎng)進(jìn)而減輕錐蟲(chóng)病的影響。

非洲恩達(dá)馬牛除了貧血相關(guān)基因可以促使其抗錐蟲(chóng)之外，還有HCRTR1基因(增食欲素受體1基因)的突變也能抗錐蟲(chóng)，HCRTR1基因編碼下丘腦泌素受體A，該受體屬于G蛋白偶聯(lián)受體，可以結(jié)合鈣離子發(fā)揮功能。下丘腦泌素特別是促食素-a，是A受體的內(nèi)源性配體，可以刺激食物攝入并上調(diào)促食素信使RNA。恩達(dá)馬牛的HCRTR1區(qū)域表現(xiàn)幾乎完全的單倍型純合子，檢測(cè)到7個(gè)錯(cuò)義突變[20]，其基因多態(tài)性可以上調(diào)下丘腦泌素受體和下丘腦泌素，改善恩達(dá)馬牛在錐蟲(chóng)感染后的食欲減退與消瘦癥狀，保持其體重，具有很強(qiáng)的抗病性能，此外，HCRTR1基因編碼區(qū)單核苷酸多態(tài)性還為利用遺傳標(biāo)記進(jìn)行肉牛新品種選育奠定基礎(chǔ)，是提高?？瑰F蟲(chóng)的有效候選基因[21]。

4 展 望

牛寄生蟲(chóng)病的種類(lèi)很多，常從多方面潛在危害動(dòng)物的健康，不僅阻礙了動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育，還會(huì)降低其生產(chǎn)性能以及產(chǎn)品品質(zhì)，影響動(dòng)物機(jī)能，造成大規(guī)模死亡，嚴(yán)重阻滯了畜牧業(yè)的發(fā)展。牛蜱蟲(chóng)病可導(dǎo)致貧血、消瘦，造成牛體表局部出血、發(fā)炎等繼發(fā)癥狀；牛伊氏錐蟲(chóng)病會(huì)侵害宿主的造血器官導(dǎo)致貧血、肢體水腫，導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生低血糖癥和酸中毒。

寄生蟲(chóng)中間宿主種類(lèi)多，傳播途徑簡(jiǎn)單，感染范圍極強(qiáng)，且不同環(huán)境的飼養(yǎng)方式和不同品種的感染情況不同，寄生蟲(chóng)的致病機(jī)理也很多樣化，如變態(tài)反應(yīng)中，錐蟲(chóng)引起的反應(yīng)是Ⅱ型細(xì)胞毒型，是抗體與結(jié)合在細(xì)胞膜上的抗原或半抗原相互作用引起的，常常導(dǎo)致紅細(xì)胞溶血，引起宿主貧血；而蜱蟲(chóng)則是Ⅲ型免疫復(fù)合型，是在體內(nèi)形成的蛋白質(zhì)抗原抗體免疫復(fù)合物，沉積于腎小球毛細(xì)血管基底膜或其他血管壁后，釋放出溶酶體酶，進(jìn)而損傷血管壁以及鄰近組織。因此，對(duì)寄生蟲(chóng)習(xí)性與病理機(jī)制全面研究十分必要，可進(jìn)一步加深對(duì)不同品種?？辜纳x(chóng)病機(jī)理分析，使寄生蟲(chóng)病防治和抗病品種培育獲得更大突破。