豬鏈球菌病研究進(jìn)展

馬 忠

（甘肅省動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，甘肅 蘭州 730030）

豬鏈球菌病（Streptococosis）是一種重要的人畜共患病，是危害養(yǎng)豬業(yè)最重要的細(xì)菌性傳染病。在我國(guó)暴發(fā)的兩起大規(guī)模人感染豬鏈球菌病中毒性休克綜合征表明，近年來豬鏈球菌的致病性正在發(fā)生變化。這兩起暴發(fā)是由血清2型和ST7型超強(qiáng)毒力克隆所致，是我國(guó)特有的血清型[1]。遺傳分析表明，豬鏈球菌流行株中存在一個(gè)獨(dú)特的89 kb的致病島（后更名為SsPI-1）。Zhao等[2]評(píng)估SsPI-1缺失對(duì)豬鏈球菌毒力的影響，結(jié)果表明SsPI-1的消除顯著削弱了豬鏈球菌的致病性，提示SsPI-1在細(xì)菌毒力和疾病誘導(dǎo)的病理過程中起著重要作用，SsPI-1是豬鏈球菌毒力進(jìn)化的關(guān)鍵貢獻(xiàn)者。

Wang等[3]報(bào)道了2007—2018年廣西壯族自治區(qū)人感染豬鏈球菌患者中散發(fā)的38株豬ST7鏈球菌，在人感染后主要引起膿毒血癥。在這些散發(fā)的ST7菌株中，血清型14最常見，其次是血清型2。對(duì)ST7流行株和散發(fā)株的系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)的分析表明，ST7群體具有較高的多樣性。這些ST7菌株的出現(xiàn)，進(jìn)一步表明有必要更好地了解人畜共患病ST7菌株的進(jìn)化。豬鏈球菌病對(duì)公共衛(wèi)生及養(yǎng)豬業(yè)的危害巨大，因此需要對(duì)其流行病學(xué)、耐藥性、危害性、致病性、臨床癥狀及炎性反應(yīng)機(jī)制、預(yù)防治療措施等有關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行梳理，這對(duì)該傳染病的防控和豬場(chǎng)安全生產(chǎn)具有積極意義。

1 流行病學(xué)

豬鏈球菌主要通過口鼻傳播，也可通過氣溶膠傳播?；诩?xì)菌周圍的莢膜多糖（CPS）的抗原性不同而被識(shí)別為29種豬鏈球菌血清型，大多數(shù)研究者從患病豬身上分離到的豬鏈球菌分離株屬于血清型1～9、1/2和14，其分布可能因地理位置而異。血清型2、9和3在歐洲和亞洲占主導(dǎo)地位。在北美，在病豬中分離出了多種血清型，如血清型2、3、1/2、8、4和7。為了更好地了解全球復(fù)雜流行病學(xué)，Denich等[4]在加拿大進(jìn)行了一項(xiàng)病例對(duì)照研究，觀察到血清型9、2或1/2是臨床病例系統(tǒng)中最常見的血清型。在臨床病例的上呼吸道部位檢測(cè)血清型9與在全身部位檢測(cè)血清型9呈正相關(guān)，但從病例和對(duì)照組的上呼吸道部位收集到的血清型中未檢測(cè)到相關(guān)性，不可分型的菌株也以高頻檢出，這項(xiàng)研究證實(shí)，在北美的商品豬生產(chǎn)中可以發(fā)現(xiàn)多種血清型。關(guān)于南美豬感染的流行病學(xué)信息有限。考慮到巴西是一個(gè)主要的豬肉生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，Matajira等[5]從有腦炎、敗血癥、關(guān)節(jié)炎或肺炎臨床癥狀的豬身上分離出巴西豬鏈球菌菌株，結(jié)果顯示血清型流行以2型（或1/2）為主，其次為3、7、1（或14）、6、8、18、28和27型，分離出一些不常見的血清型可能是因?yàn)橛蟹窝渍髡椎呢i肺部的菌株被包括在內(nèi)；研究還顯示，豬鏈球菌菌株已經(jīng)對(duì)3種甚至8種抗菌素表現(xiàn)出強(qiáng)耐藥性。

2 耐藥性及危害性

抗菌素耐藥性是21世紀(jì)全球面臨的主要健康挑戰(zhàn)之一，而豬鏈球菌被懷疑是抗菌素耐藥性基因的儲(chǔ)存庫[6]。Libante等[7]篩選了27個(gè)血清型214株細(xì)菌的耐藥基因和染色體移動(dòng)遺傳元件（MGES），特別是整合結(jié)合元件（ICES）和整合可移動(dòng)元件（IMES）。這種大規(guī)模的基因組分析揭示了在豬鏈球菌中通過結(jié)合（ICES和IMES）轉(zhuǎn)移的MGES具有高度多樣性。在分析的214個(gè)基因組中檢測(cè)到近400個(gè)耐藥基因。更令人驚訝的是，超過一半檢測(cè)到的抗菌素耐藥基因是由推測(cè)的IME所攜帶。這些結(jié)果表明，除ICE外，IMES可能在豬鏈球菌耐藥基因的傳播中起主要作用。

Kerdsin等[8]研究了2007年發(fā)生人間疫情的泰國(guó)法堯省屠宰場(chǎng)生豬攜帶豬鏈球菌的流行率和多樣性，結(jié)果顯示屠宰場(chǎng)的生豬豬鏈球菌攜帶率較高，與人感染相關(guān)的主要血清型2和血清型14的感染率分別為6.7%和2.6%。這些分離株中的絕大多數(shù)顯示出與泰國(guó)人類分離株相同的序列類型和Pulso類型。職業(yè)性接觸豬或食用生豬肉產(chǎn)品是一個(gè)危險(xiǎn)因素。應(yīng)加大食品安全、衛(wèi)生和健康教育，以減少對(duì)人類的威脅。

3 致病性

豬鏈球菌定植于豬的上呼吸道，因此，呼吸道上皮細(xì)胞是抵御豬鏈球菌感染的第一道屏障。然而，豬鏈球菌株跨越該黏膜防線的機(jī)制卻鮮為人知，因此研究早期感染中發(fā)揮作用的關(guān)鍵毒素至關(guān)重要。豬鏈球菌溶血素（Suilysin，SLY）是豬鏈球菌的關(guān)鍵毒素，是膽固醇依賴性成孔毒素家族的一員，其被認(rèn)為在這些早期感染中起作用。Votsch等[9]研究了不同呼吸道上皮細(xì)胞對(duì)SLY的敏感性，包括在體外研究豬鏈球菌毒力機(jī)制中常用的永生化細(xì)胞系（Hep-2和NPTR細(xì)胞）以及原代豬呼吸道細(xì)胞，結(jié)果表明人上皮細(xì)胞系Hep-2最敏感，而原代豬上皮細(xì)胞幾乎不受該毒素的影響，并且細(xì)胞膜上SLY的含量、細(xì)胞的膽固醇含量以及細(xì)胞的再密封能力都會(huì)影響不同細(xì)胞對(duì)SLY效應(yīng)的敏感性。

4 臨床癥狀及炎癥反應(yīng)機(jī)制

據(jù)報(bào)道，豬鏈球菌感染引起的幾種臨床表現(xiàn)與細(xì)菌在血液中的傳播有關(guān)，如關(guān)節(jié)炎、心內(nèi)膜炎和腦膜炎。敗血癥伴猝死或鏈球菌中毒性休克綜合征是這種感染的顯著特征[10]。為了在宿主血液中存活甚至增殖，豬鏈球菌必須克服宿主體內(nèi)的先天免疫和營(yíng)養(yǎng)限制，使宿主表現(xiàn)出臨床癥狀。Ma等[11]發(fā)現(xiàn)豬鏈球菌2型強(qiáng)毒株在豬血清中的增殖能力高于低毒株，具有＞20 kb的內(nèi)毒素相關(guān)插入?yún)^(qū)域，并通過分析確定了在該插入?yún)^(qū)域內(nèi)編碼的一個(gè)完整的N-糖鏈降解系統(tǒng)。這些發(fā)現(xiàn)證明與內(nèi)毒素相關(guān)的N-多糖的降解系統(tǒng)使豬鏈球菌血清型2能夠適應(yīng)血清特異性碳源的可獲得性，這可能是系統(tǒng)感染期間最佳定殖和完全毒力所必需的，但目前還需要更多的研究來證實(shí)N-糖鏈降解系統(tǒng)在其他豬鏈球菌強(qiáng)毒株或血清型中的存在。

豬鏈球菌相關(guān)的病理主要是幾種細(xì)胞和分子介質(zhì)（包括促炎細(xì)胞因子）引起炎癥反應(yīng)加劇的結(jié)果。幾種細(xì)菌成分與不同炎癥途徑的下調(diào)或激活有關(guān)。高水平的豬鏈球菌溶血素產(chǎn)生被證明在豬鏈球菌誘導(dǎo)的白細(xì)胞介素(IL-1β)的產(chǎn)生中起關(guān)鍵作用。豬鏈球菌在宿主體內(nèi)傳播的過程中，SLY還參與細(xì)菌-宿主相互作用的其他幾個(gè)方面。Lavagna等[12]揭示了SLY陰性菌株引發(fā)疾病的分子機(jī)制，SLY陰性豬鏈球菌誘導(dǎo)IL-1β水平升高，IL-1β水平升高需要通過Toll樣受體2（TLR2）/髓樣分化初級(jí)反應(yīng)88（MyD88）途徑識(shí)別細(xì)菌脂蛋白，而SLY陰性菌株較高的內(nèi)化率導(dǎo)致黑色素瘤2（AIM2）炎性小體識(shí)別細(xì)胞內(nèi)定位的DNA，從而促進(jìn)IL-1β的產(chǎn)生。活體實(shí)驗(yàn)研究表明[11]，在豬鏈球菌系統(tǒng)感染期間，IL-1β可能通過調(diào)節(jié)控制細(xì)菌負(fù)荷所需的炎癥而在宿主存活中發(fā)揮作用。盡管已有大量有關(guān)豬鏈球菌在小鼠、人、豬細(xì)胞中的體外研究，或其在小鼠模型中的體內(nèi)研究報(bào)道，但關(guān)于誘導(dǎo)的細(xì)胞因子與豬菌血癥之間的關(guān)系的體內(nèi)數(shù)據(jù)仍然缺乏。

Hohnstein等[13]的研究表明豬鏈球菌2型血清感染仔豬后，IL-6和IL-10水平升高，但腫瘤壞死因子(TNF-α)、IL-17A和干擾素(IFN)-γ水平?jīng)]有升高，并且感染后24 h出現(xiàn)明顯的菌血癥。體外豬全血試驗(yàn)表明[13]，豬鏈球菌2型毒株及其非包膜突變體在全血中可誘導(dǎo)相似水平的促炎（即IL-6）和抗炎（即IL-10）細(xì)胞因子。豬鏈球菌2型菌株與野生型菌株相比，非包膜突變體在全血培養(yǎng)中被迅速消除，但當(dāng)用豬鏈球菌2型菌株感染外周血單個(gè)核細(xì)胞（PBMC）時(shí)，可以觀察到其非包膜突變體（CPS）會(huì)損害細(xì)胞因子的產(chǎn)生。除2型豬鏈球菌外，血清型7和血清型9豬鏈球菌刺激的PBMC產(chǎn)生細(xì)胞因子的水平和模式相似，提示單核細(xì)胞是豬鏈球菌感染后產(chǎn)生TNF-α的主要來源，而TNF-α對(duì)血液中細(xì)菌的殺滅作用不大。

5 預(yù)防及治療

全球?qū)π竽翗I(yè)預(yù)防性使用抗菌劑的限制使接種疫苗成為預(yù)防豬鏈球菌感染的最有效方法。盡管對(duì)這一主題進(jìn)行了大量研究，但仍沒有有效的商業(yè)疫苗可用。加強(qiáng)對(duì)這種病原體和潛在靶抗原的獲得性免疫反應(yīng)的了解將有助于推進(jìn)疫苗的開發(fā)或改進(jìn)。由于較厚的非包膜突變體(CPS)的存在，豬鏈球菌高度抵抗吞噬細(xì)胞的清除。Goyette-Desjardins等[14]針對(duì)豬鏈球菌2型CPS的單克隆抗體（mAb）的保護(hù)活性做了相關(guān)研究，結(jié)果顯示所有單克隆抗體mAb均以CPS的唾液酸鏈為靶點(diǎn)，但與豬鏈球菌血清型1、1/2和14表現(xiàn)出不同的交叉反應(yīng)，這些血清型的CPS結(jié)構(gòu)與2型相似。只有免疫球蛋白(IgG1)mAb證明血清型2是特異性的，吞噬細(xì)胞試驗(yàn)進(jìn)一步說明，不同的IgM單抗對(duì)其交叉反應(yīng)的豬鏈球菌血清型產(chǎn)生調(diào)理作用，而IgG不能誘導(dǎo)細(xì)菌清除。然而，在小鼠被動(dòng)免疫的模型中，并不是所有的IgM單抗都能抵抗致死性攻擊，這表明Ig同型和靶表位都影響抗體的生物活性，這一結(jié)果有助于確定豬鏈球菌2型CPS的保護(hù)性表位，為進(jìn)一步開發(fā)豬鏈球菌優(yōu)化疫苗提供基礎(chǔ)知識(shí)。

豬鏈球菌菌株多樣性是阻礙制定適當(dāng)控制戰(zhàn)略和流行病學(xué)監(jiān)測(cè)進(jìn)展的主要挑戰(zhàn)之一。識(shí)別分子工具來區(qū)分潛在的疾病相關(guān)菌株和非疾病相關(guān)菌株極其重要。鑒于豬鏈球菌在人畜共患病方面的潛力以及在抗菌素限制時(shí)代的重新出現(xiàn)，迫切需要更多的研究來對(duì)抗這種感染。