付超，劉夢(mèng)月，趙瑞利，胡燁，馬吉飛，崔君

豬鏈球菌（Streptococcus suis,S.suis）屬于球菌科、鏈球菌屬。其自然棲息地是上呼吸道（如咽部、鼻腔等）的黏膜，也可分布于生殖道和消化道等黏膜上，是一種重要的人畜共患病病原體，一般不會(huì)引發(fā)感染。但若遇到機(jī)體免疫力降低時(shí)，便能夠引起皮膚、呼吸道及軟組織感染[1]，可導(dǎo)致豬敗血癥、腦膜炎、關(guān)節(jié)炎、心內(nèi)膜炎、肺炎等，也可導(dǎo)致相關(guān)從業(yè)人員感染，引起人腦膜炎、敗血癥、中毒性休克綜合征（STSS）等疾病，甚至出現(xiàn)死亡，嚴(yán)重威脅公共衛(wèi)生和畜產(chǎn)品生產(chǎn)，給養(yǎng)豬業(yè)帶來(lái)了巨大損失[2]。

S.suis在中國(guó)的發(fā)病率高于歐洲等國(guó)家，可感染不同品系、不同年齡、不同性別的動(dòng)物。按莢膜多糖抗原的不同，S.suis可分成35個(gè)血清型（1～34型和1/2型），其中毒力最強(qiáng)的依次為血清2型、1型、9型和7型，其中血清32型和34型是鼠口腔鏈球菌[3-4]。而在許多歐洲國(guó)家，9型是病豬體內(nèi)主要的血清型。所以，S.suis的血清型致病性是否與地域相關(guān)尚未得到證實(shí)。

疫苗免疫是防控該病的關(guān)鍵措施，為了獲得高滴度抗體，許多研究人員致力于S.suis病原學(xué)、致病機(jī)制、毒力因子等相關(guān)研究，并取得了一定進(jìn)展。本文通過(guò)對(duì)S.suis的主要黏附機(jī)制和相關(guān)毒力因子進(jìn)行概述，以期為S.suis致病機(jī)制及其疫苗開(kāi)發(fā)提供相關(guān)參考。

1 主要的宿主黏附機(jī)制

迄今為止，許多研究已經(jīng)提出了很多已證實(shí)存在或假設(shè)存在的毒力因子及相關(guān)因子，這些因子都直接或間接參與S.suis的致病過(guò)程。S.suis主要通過(guò)傷口、呼吸道途徑入侵機(jī)體，而呼吸道途徑更易于細(xì)菌感染。

S.suis通過(guò)呼吸道途徑入侵機(jī)體后定殖于宿主扁桃體，若帶菌者健康不發(fā)病，則S.suis一直存在。若當(dāng)機(jī)體免疫力下降時(shí)，一般認(rèn)為，菌體會(huì)擴(kuò)散侵入肺組織，進(jìn)而通過(guò)肺循環(huán)而侵襲不同的組織器官或引起全身性感染，最終導(dǎo)致菌血癥、敗血癥、腦膜炎、關(guān)節(jié)炎等臨床病理癥狀[5]。在S.suis定殖宿主過(guò)程中，S.suis會(huì)通過(guò)一些能夠識(shí)別宿主黏膜細(xì)胞表面受體的毒力因子（如溶菌酶釋放蛋白、溶血素、纖連蛋白結(jié)合蛋白等）而特異性結(jié)合宿主的黏膜細(xì)胞表面受體（如H因子、纖溶酶原、纖連蛋白等），從而成功定殖于宿主體內(nèi)。此外，S.suis可以產(chǎn)生某些蛋白酶（精氨酸-氨基肽酶、二肽基肽酶Ⅳ、胰凝乳蛋白酶、酪蛋白酶），這些蛋白酶可能與細(xì)菌的黏附侵襲有關(guān)[6]。

當(dāng)由于各種因素導(dǎo)致機(jī)體免疫水平下降時(shí)，定殖于宿主黏膜細(xì)胞表面的S.suis便會(huì)與上皮細(xì)胞黏膜發(fā)生相互作用，此時(shí)由于宿主黏膜上皮杯狀細(xì)胞分泌的黏液層（包含有脂類、免疫球蛋白類和糖蛋白類）可以產(chǎn)生一定的抵抗作用，故菌體通過(guò)一些毒力因子及酶的作用破壞宿主黏膜屏障，從而入侵機(jī)體。即是S.suis可以通過(guò)相關(guān)類枯草桿菌蛋白酶A與宿主的黏液層相連，從而黏附宿主黏膜上皮細(xì)胞。隨后，其可能會(huì)通過(guò)溶血素或者一些蛋白酶的作用，而降解宿主細(xì)胞的炎性介質(zhì)、破壞細(xì)胞的緊密連接或者通過(guò)跨細(xì)胞途徑而侵入細(xì)胞外基質(zhì)，引起機(jī)體的炎癥反應(yīng)。此外，S.suis也可以通過(guò)蛋白酶（包括一些表面蛋白質(zhì)、毒素和酶）或毒力因子（如纖連蛋白結(jié)合蛋白等）與細(xì)胞外基質(zhì)組分（ECM）結(jié)合，從而增加菌體在宿主體內(nèi)的擴(kuò)散范圍，并通過(guò)一些酶（如腺苷合酶等）抵抗宿主免疫細(xì)胞的攻擊。同時(shí)，通過(guò)補(bǔ)體降解、補(bǔ)體沉積抑制、補(bǔ)體滅活等途徑抵抗補(bǔ)體對(duì)其所介導(dǎo)的細(xì)胞溶解作用。通過(guò)上述途徑，S.suis可進(jìn)入機(jī)體后隨血流從而引起宿主發(fā)生相應(yīng)的疾病[7]。

此外，S.suis的許多毒力因子（如溶菌酶釋放蛋白、溶血素、纖連蛋白結(jié)合蛋白等）都表現(xiàn)出一定的細(xì)菌黏附能力，因此細(xì)菌對(duì)于宿主細(xì)胞的黏附可能是多種黏附素參與作用的結(jié)果，其他相關(guān)粘附因子有待于進(jìn)一步證實(shí)。

2 經(jīng)典的毒力因子

S.suis的致病力強(qiáng)弱與毒力因子密切相關(guān)，因此研究其毒力因子極具實(shí)際價(jià)值。在致病過(guò)程中，這些毒力因子與宿主黏膜相互作用，從而影響細(xì)菌的黏附力及致病性，但在致病過(guò)程中各毒力因子之間是否存在相互作用有待進(jìn)一步研究。

2.1 莢膜多糖（Capsular polysaccharide，CPS）

由N-乙酰葡萄糖胺、葡萄糖、鼠李糖、半乳糖及唾液酸構(gòu)成，CPS作為S.suis的分型標(biāo)志之一，也是S.suis抵抗巨噬細(xì)胞吞噬的重要蛋白[8]。其能夠促進(jìn)機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，主要通過(guò)影響菌體與上皮細(xì)胞及吞噬細(xì)胞之間的黏附性來(lái)發(fā)揮作用。同時(shí)，有實(shí)驗(yàn)表明，CPS缺失株表現(xiàn)無(wú)毒，極易被吞噬細(xì)胞所吞噬。此外，一般認(rèn)為，S.suis的抗吞噬能力與CPS厚度呈正相關(guān)關(guān)系[9]。臨床上，通常采用經(jīng)純化的添加弗氏不完全佐劑對(duì)豬進(jìn)行免疫，能產(chǎn)生抗體，但不能抵抗全菌感染[10]。

2.2 溶菌酶釋放蛋白（Muramidase-releasedprotein，MRP）和胞外因子（Extracellular factor，EF）

MRP和EF是S.suis2毒力強(qiáng)弱的標(biāo)志[11]。MRP是細(xì)菌的胞壁大分子糖蛋白，分子量為136 kDa，亦是S.suis2的一種黏附素。其黏附作用可被半乳糖所阻斷，但除半乳糖外，MRP是否有其他的識(shí)別基團(tuán)，仍有待證實(shí)[12]。EF主要由血清1、2、1/2、14、15型菌株產(chǎn)生，分子量為110 kDa，僅能在培養(yǎng)細(xì)菌的上清液中分離得到[8]。與病豬相比，健康母豬的血清型2中MRP+/EF+/Sly+的出現(xiàn)頻率顯著降低，表明MRP和EF在致病過(guò)程中起著重要作用。在用不同的表現(xiàn)型菌株感染小豬時(shí)發(fā)現(xiàn)，MRP+EF+的表現(xiàn)型菌株可引起典型的腦炎、多發(fā)性漿液炎及多發(fā)性關(guān)節(jié)炎[13]。采用親和層析法提取S.suisMRP和EF，后與WO（油包水乳液佐劑）制備亞單位疫苗，可產(chǎn)生高滴度抗體，能有效保護(hù)機(jī)體免受S.suis2毒株侵襲[14]。此外，MRP的N末端與人源纖維蛋白原（hFg）中D片段的Aα和Bβ鏈結(jié)合，通過(guò)一種αXβ2整合素依賴機(jī)制，hFg-MRP的這種相互作用能夠?qū)е露嘈魏酥行粤＜?xì)胞（PMNs）的聚集和衰亡，同時(shí)能夠促進(jìn)病原菌在宿主血液中的存活[15]。

2.3 溶血素（Suilysin，Sly）

Sly也稱S.suis溶血素，是S.suis強(qiáng)毒株的標(biāo)志之一，分子量約為54～62 kD，分泌于上清中，屬于巰基活化類毒素，具有較強(qiáng)細(xì)胞毒性，其對(duì)微血管內(nèi)皮細(xì)胞具有很強(qiáng)的破壞作用[16]?？杀谎趸瘎⒛懝檀技暗鞍酌窴完全抑制，其產(chǎn)量受培養(yǎng)條件影響極大。S.suis2對(duì)動(dòng)物致病性的差異可能與Sly對(duì)不同動(dòng)物的紅細(xì)胞的敏感性差異有關(guān)[17]。Sly導(dǎo)致S.suis不同的溶血活性，有助于細(xì)菌的增殖、腦部炎癥的增強(qiáng)和死亡率的增加[18]。

2.4 纖連蛋白原結(jié)合蛋白（Fibrinogen-binding proteins，F(xiàn)nBPs）

FnBPs是一種無(wú)錨定黏附蛋白，廣泛存在于各血清型S.suis中，純化FnBPs蛋白顯示主要可以結(jié)合人纖連蛋白和纖維蛋白原，而敲除基因后，突變株毒力有所下降，但在血中的增殖能力并未受到影響，表明其具有干擾纖連蛋白正常功能和提供黏附能力的作用。有研究表明FnBPs的N端及C端的晶體結(jié)構(gòu)及全長(zhǎng)蛋白的結(jié)構(gòu)。FnBPs由具有獨(dú)特折疊的兩個(gè)域組成，其中FnBPs的C-末端結(jié)合宿主纖連蛋白，N-末端附著于細(xì)菌表面，促進(jìn)S.suis對(duì)宿主細(xì)胞的黏附[19-20]。同時(shí)，F(xiàn)nBPs通過(guò)β1整合素受體激活信號(hào)傳導(dǎo)通路，誘導(dǎo)產(chǎn)生趨化因子，進(jìn)而導(dǎo)致嗜中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)增加，促進(jìn)細(xì)菌在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）中的擴(kuò)散。

3 相關(guān)蛋白及酶類

除了幾種經(jīng)典的毒力因子外，其他S.suis生長(zhǎng)代謝相關(guān)蛋白及酶類也與細(xì)菌黏附及毒力有密切關(guān)系。這些蛋白及酶類均具有較好的免疫原性，在S.suis的黏附致病過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。

3.1 相關(guān)蛋白

主要包括金屬結(jié)合脂蛋白A、Cbp40、Trag、CcpA、SrtA（SortaseA蛋白）、Sao蛋白、SsMps蛋白、IgG結(jié)合蛋白等[21-22]。其中SsMps蛋白作為菌毛骨架，存在于S.suis2的胞壁上，呈不同聚體狀態(tài)，直接接觸宿主細(xì)胞或蛋白，可以結(jié)合宿主一種重要免疫因子，影響細(xì)菌黏附，對(duì)致病性起著重要的作用。其天然狀態(tài)下可能會(huì)共價(jià)連接小分子量寡糖或肽，但這有待進(jìn)一步證實(shí)[23]。

3.2 相關(guān)酶類

主要包括谷氨酸脫氫酶（GDh）、肽聚糖水解酶、谷氨酰胺合成酶、精氨酸脫亞氨酸酶系統(tǒng)（ADS）、次黃嘌呤單磷酸脫氫酶（IMPDH）、烯醇酶（enolase）、甲酸四氫葉酸連接酶（Fhs）、甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH）、Ⅳ型二肽基肽酶（DPPⅣ）、谷氨酰胺合成酶（GlnA）、IgA蛋白酶、IgM蛋白酶等[21-22]。

有研究顯示[24]，使用鼠和仔豬感染模型，F(xiàn)hs對(duì)于S.suis2的完全毒力是必需的，敲除Fhs基因在體外對(duì)S.suis2生長(zhǎng)沒(méi)有影響。

4 其他因子

使用無(wú)毒力株和毒力株通過(guò)生物信息學(xué)和構(gòu)建基因敲除株等方法鑒定出多種新型毒力因子，主要包括渾濁因子（OFS）、pgdA基因、分泌性核酸酶A（ssnA）基因、dltA基因、轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子（plcR）、致病性相關(guān)閱讀框（orf2）、毒力調(diào)控子（covR）、感染相關(guān)因子Trag、反應(yīng)調(diào)控因子（RevS）等[25-26]。這些毒力因子大多數(shù)都具有較好的免疫原性，在S.suis的致病過(guò)程中發(fā)揮十分重要的作用。

此外，有研究表明，S.suis致病過(guò)程中，毒力因子的表達(dá)處于動(dòng)態(tài)變化中，隨著轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的調(diào)控發(fā)生而發(fā)生著變化，這表明S.suis可能通過(guò)一些調(diào)控基因來(lái)調(diào)控毒力因子的表達(dá)與致病[22]。在芽孢桿菌屬細(xì)菌中，plcR作為多效調(diào)節(jié)子，可以調(diào)控卵磷酶和單個(gè)或多個(gè)蛋白酶基因的表達(dá)，對(duì)其致病力有著一定調(diào)控作用[27]。但在S.suis2中的作用卻未見(jiàn)報(bào)道，陳恬[28]通過(guò)構(gòu)建plcR基因缺失突變株，并用其野生株和突變株分別感染BALB/c小鼠，結(jié)果顯示plcR基因缺失突變株的毒力較野生株顯著降低，表明plcR作為特有的外源基因，其與S.suis2致病性相關(guān)聯(lián)。

5 結(jié)語(yǔ)

S.suis不僅可以引起豬群發(fā)病，而且可以突破種群障礙感染人，甚至引起死亡，給養(yǎng)豬業(yè)的經(jīng)濟(jì)和相關(guān)從業(yè)人員的健康帶來(lái)了巨大威脅，故需對(duì)其進(jìn)行有效防控。S.suis對(duì)于宿主的黏附作為其感染致病的首要步驟，研究該機(jī)制是防治S.suis的關(guān)鍵所在，許多毒力因子也都直接或間接參與S.suis的致病過(guò)程，并對(duì)其致病力產(chǎn)生了一定影響。此外，有文獻(xiàn)顯示[29]，鳥(niǎo)類也可充當(dāng)該病的傳播媒介。

此外，由于近年來(lái)S.suis的耐藥情況復(fù)雜，濫用抗生素較為嚴(yán)重，耐藥情況呈逐年加重的趨勢(shì)[30]，故該病的防治工作更加艱巨。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，研究S.suis菌株（尤其S.suis2強(qiáng)毒株）的黏附機(jī)制以及相關(guān)毒力因子（包括潛在毒力因子）均具有重要的實(shí)際意義，豬源S.suis的病原學(xué)、致病性等研究得越來(lái)越深入，將為豬鏈球菌病的防控及動(dòng)物性食品安全提供保障。

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