（1.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，江西 南昌 330200；2.江西中成人藥業(yè)有限公司，江西 進(jìn)賢 331700）

在非洲豬瘟（African swine fever, ASF）流行的嚴(yán)峻形勢(shì)下，要成功復(fù)養(yǎng)，除做好非洲豬瘟生物防控措施外，其中重要的一點(diǎn)就是搞好豬場(chǎng)內(nèi)毒素（Endotoxin, ET）的凈化工作。早在百余年前，人們就認(rèn)識(shí)到革蘭氏陰性菌（Gram-negative bacteria, GNB）所釋放出的一種物質(zhì)能致動(dòng)物發(fā)熱、休克，著名科學(xué)家理查德菲佛（Richard Pfeiffe）首次將此物質(zhì)冠名為“內(nèi)毒素”。后來(lái)的研究證明，這種物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)就是脂多糖（Lipopolysaccharide,LPS）， 故 ET 又 叫 LPS[1]。 目 前，有關(guān)ET的生物活性，在人上研究較多且較深入。有關(guān)報(bào)道多是ET進(jìn)入人體血液所致的內(nèi)毒素血癥（Endotoxemia,ETM），以及繼發(fā)的其他疾病。而ET對(duì)畜禽的影響，尤其是對(duì)豬只健康的影響的報(bào)道較少。

1 內(nèi)毒素（ET）的生物學(xué)特性

1.1 內(nèi)毒素是由革蘭氏陰性菌產(chǎn)生并存在于菌體內(nèi)的一種毒素

ET是一種由GNB產(chǎn)生并存在于菌體內(nèi)的潛在毒素[1]，其化學(xué)本質(zhì)乃GNB細(xì)胞壁中的LPS。這種毒素的潛在毒性，在正常狀態(tài)下，ET作為構(gòu)成GNB細(xì)胞壁的組分，不會(huì)釋放出來(lái)[1]。只有當(dāng)GNB死亡自溶，或人工破壞（如用超聲波處理）GNB菌體，或?qū)NB黏附到其他細(xì)胞上時(shí)，ET的主要活性（毒性）組分LPS就會(huì)隨細(xì)菌外膜小泡囊（Outer membrance vesicles,OMVs）釋放出來(lái)，對(duì)動(dòng)物機(jī)體表現(xiàn)出毒性[2-3]。實(shí)驗(yàn)室常用超聲波處理GNB或反復(fù)凍融GNB的方法來(lái)制備試驗(yàn)所需的ET。ET的化學(xué)組成復(fù)雜，它是一種由“磷脂 多糖 蛋白質(zhì)”組成并具有化學(xué)異源性的復(fù)合物。不同來(lái)源的ET其相對(duì)分子質(zhì)量變化范圍大，從幾千到幾萬(wàn)（道爾頓）。ET具有親脂與親水的雙親性，能夠在水中形成締合物[4]。因而，進(jìn)一步加劇了其相對(duì)分子質(zhì)量的變化范圍。

1.2 內(nèi)毒素隨細(xì)菌外膜囊泡釋放

OMVs是一種由細(xì)菌細(xì)胞外膜形成，普遍存在于GNB以及某些革蘭氏陽(yáng)性菌中，且包含有多種生物學(xué)活性物質(zhì)，外形多為球形，直徑約為20～250 nm的囊泡狀結(jié)構(gòu)[5]。OMVs由LPS、外膜蛋白、磷脂、DNA及其形成過(guò)程中為外膜所包裹的周質(zhì)成分（Periplasm）等組成，ET隨外膜小泡囊而釋放[6]。

1.3 內(nèi)毒素刺激 Toll樣受體 4（TLR4）導(dǎo)致炎癥因子（IF）的釋放

1.3.1 Toll樣受體的發(fā)現(xiàn)與免疫學(xué)意義

1.3.1.1 Toll樣受體的發(fā)現(xiàn)

Toll基因是一個(gè)決定果蠅背腹側(cè)分化的基因，于1980年由Nusslein-Volhard等發(fā)現(xiàn)并命名。Toll基因能夠編碼一種被稱為Toll蛋白的跨膜蛋白質(zhì)（Hashimoto等，1988），其結(jié)構(gòu)與白細(xì)胞介素1受體（Interleukin-1 receptor, IL-1R）具有同源性，二者的細(xì)胞質(zhì)部分相似（Gay等，1991）。由于IL-1R是一種存在于哺乳動(dòng)物中具有天然免疫功能的物質(zhì)，不由得使人聯(lián)想到，Toll蛋白或許與免疫有關(guān)[5-6]。

1.3.1.2 Toll樣受體的免疫學(xué)意義

據(jù)報(bào)道，人體中確實(shí)存在著Toll樣 受 體（Nomura等，1994）。1996年，Jules A. Hoffmann等首次發(fā)現(xiàn)Toll蛋白具有免疫作用。隨著對(duì)Toll蛋白免疫功能研究的深入，Toll蛋白新的免疫功能相繼被發(fā)現(xiàn)；1997年，Charles Janeway等 發(fā) 現(xiàn)有一種后來(lái)被命名為Toll樣受體4（Toll-like receptor 4, TLR4）的 Toll樣受體，具有激活與適應(yīng)性免疫相關(guān)的基因的功能。TLR4能夠探測(cè)到機(jī)體內(nèi)是否存在著LPS，而且當(dāng)TLR4因突變而喪失其功能時(shí)，試驗(yàn)小鼠不會(huì)對(duì)LPS刺激有任何反應(yīng)（Beutle等，1997）[5-6]。后來(lái)的研究者們，利用基因打靶的方式，使小鼠的其他各種TLR蛋白功能喪失的研究中發(fā)現(xiàn)，每種TLR蛋白可識(shí)別不同類的分子。自此，人們不僅完全揭示了Toll樣受體在免疫學(xué)上的意義，而且找到了百余年前就開(kāi)始探尋的那個(gè)受體物質(zhì)[5-6]。

1.3.2 內(nèi)毒素激活炎癥因子，引起細(xì)胞損傷、死亡

ET的生物學(xué)活性極強(qiáng)，作為ET主要活性（毒性）組分的LPS是最早確認(rèn)的經(jīng)典致病因子（Pathogenic factor, PF）。是迄今為止研究最深入的病原體相關(guān)模式分 子（Pathogen-associated pattern molecular, PAPM）。LPS穩(wěn) 定、 耐熱，其毒性比外毒素低，在動(dòng)物機(jī)體內(nèi)部發(fā)生作用時(shí)沒(méi)有組織器官的特異性，不同病原菌產(chǎn)生的ET引起的疾病癥狀基本相同，主要表現(xiàn)在：1）發(fā)熱，造成機(jī)體體溫升高；2）腹瀉；3）粒細(xì)胞減少；4）出血性休克；5）敗血癥；6）彌散性血管內(nèi)凝血；7）若GNB感染或經(jīng)靜脈注射提取的ET，會(huì)出現(xiàn)如呼吸窘迫綜合征、急性腎衰竭，甚至多器官功能衰竭等嚴(yán)重疾病，最終因ET而導(dǎo)致休克死亡[2]。把ET注射到機(jī)體內(nèi)雖可產(chǎn)生一定數(shù)量的抗體（特異免疫產(chǎn)物），但這種抗體的作用很弱，不能抵消ET毒性作用。

1.3.3 內(nèi)毒素激活炎癥因子的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制

ET激活炎癥因子（Inflammatory factor, IF）的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制為：ET進(jìn)入機(jī)體內(nèi)，第一，與血液中的內(nèi)毒素結(jié)合蛋白（Endotoxin binding protein, EBP）結(jié)合形成ET-EBP復(fù)合物；第二，復(fù)合物再與單核巨噬細(xì) 胞（Mononuclear macrophages）這類髓源性細(xì)胞（Myeloid cells）表面 的LPS受 體CD14（Membrane receptor CD14, mCD14）或血液中的可溶性受體CD14（Soluble receptor CD14, sCD14）結(jié) 合；第三，在髓樣分化蛋白-2（Myeloid differentiation protein-2, MD-2） 的參與下，激活TLR4信號(hào)通路；第四，ET刺激信號(hào)沿著激活的TLR4信號(hào)通路傳向細(xì)胞內(nèi)，再通過(guò)髓樣分化因子88（Myeloid differentiation factor 88, MyD88）依賴與非依賴這樣兩條途徑，啟動(dòng)一系列信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)（Signal cascade reaction, SCR），誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子（Proin flammatory cytokine, PIC）的表達(dá)，刺激單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等合成并釋放IL-1β, IFNγ與TNF-α等高生物活性IF，引發(fā)炎癥（紅腫、發(fā)熱、疼痛與出血）以及細(xì)胞損傷、組織死亡與動(dòng)物休克。Toll樣受體家族中的TLR4是ET的主要受體。ET在刺激TLR4導(dǎo)致一系列IF釋放的同時(shí)，有效地激活了機(jī)體的免疫應(yīng)答。ET/TLR4信號(hào)傳導(dǎo)在這一過(guò)程中起著極其重要的作用，是炎癥反應(yīng)及其控制的關(guān)鍵點(diǎn)，已成為治療ETM的研究熱點(diǎn)。

2 非洲豬瘟流行下豬場(chǎng)環(huán)境中內(nèi)毒素對(duì)豬只的影響

2.1 豬場(chǎng)環(huán)境中內(nèi)毒素對(duì)豬只呼吸系統(tǒng)的影響

豬場(chǎng)環(huán)境中尤其是空氣中不可避免地存在著ET，這是由豬場(chǎng)空氣中不可避免地存在著的塵埃所決定的。豬場(chǎng)空氣中ET含量的多少取決于空氣中塵埃的含量及其組成（如糞尿、皮屑、飼料、墊草、微生物及其細(xì)胞壁組分等）。豬場(chǎng)空氣中ET濃度的高低關(guān)系到豬只的健康，尤其是豬呼吸系統(tǒng)的健康。據(jù)報(bào)道，豬場(chǎng)空氣中ET含量與豬肺炎、胸膜炎的發(fā)病率以及新生仔豬的死亡率具有一定的相關(guān)性[7]。另?yè)?jù)報(bào)道，豬場(chǎng)空氣中的ET可誘發(fā)豬的中毒性肺炎[8]。也有研究表明，豬舍空氣中的ET與塵埃會(huì)造成豬呼吸道功能紊亂，并損傷豬的鼻黏膜[9]。在當(dāng)前ASF仍在流行的大環(huán)境下，豬場(chǎng)空氣中的ET更是增加了豬只對(duì)ASF以及豬只其他疾病尤其是呼吸道疾病的易感性。所以，在豬場(chǎng)實(shí)施嚴(yán)格的生物安全措施時(shí)，還要注意清除豬場(chǎng)空氣中的塵埃，盡最大可能減少空氣中的塵埃，從而盡可能地降低空氣中的ET存在。

2.2 豬場(chǎng)環(huán)境中內(nèi)毒素對(duì)豬只生產(chǎn)性能的影響

豬場(chǎng)環(huán)境中無(wú)處不存在著ET，這是由豬場(chǎng)中無(wú)處不在的GNB等微生物所決定的。ET進(jìn)入豬體后，會(huì)刺激豬體產(chǎn)生一系列免疫應(yīng)答反應(yīng)，從而降低豬只的生產(chǎn)性能，并最終影響到豬場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。免疫應(yīng)答是造成豬只生產(chǎn)性能下降的原因，主要在兩個(gè)方面：一是ET進(jìn)入豬只體內(nèi)引起的免疫應(yīng)答反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致豬體發(fā)熱（消耗能量），PIF增多（消耗蛋白），并減少豬只的采食量，豬只最終會(huì)因“入少出多”而降低生產(chǎn)性能[10]；二是ET引起的免疫級(jí)聯(lián)反應(yīng)（Immunologic cascade, IC），會(huì)改變豬只體內(nèi)的代謝而引起營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重新分配，導(dǎo)致一些用于生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)重新分配到免疫系統(tǒng)，進(jìn)而降低豬只的日增重與飼料轉(zhuǎn)化率[11]。據(jù)報(bào)道，受ET入侵的豬只，其胰島素樣生長(zhǎng)因子－ 1（Insulin-like growth factor-1,IGF-1）、前列腺素E2（Prostaglandin E2）、皮質(zhì)醇（Cortisol）、白細(xì)胞介 素 (IL)－ 1β（Interleukin-1β, IL-1β）的含量遠(yuǎn)高于對(duì)照組的相應(yīng)指標(biāo)值[10]。而日采食量與日增重則較對(duì)照組分別下降了12.8%與13%[10]。給斷奶仔豬按體重200 ug/kg劑量肌注ET，研究發(fā)現(xiàn)：1）飼料利用效率方面，肌注ET的試驗(yàn)組豬只的日采食量、日增重、飼料轉(zhuǎn)化效率分別較對(duì)照組豬只的相應(yīng)值降低28%、43%與21%[12]；2）氮平衡試驗(yàn)方面，肌注ET的試驗(yàn)組豬只的氮攝入量、氮沉積率與氮表觀消化率分別較對(duì)照組豬只的相應(yīng)值降低27%、45%與9%[12]。這是因?yàn)楦腥綞T的豬只，其骨骼肌蛋白質(zhì)分解率顯著增加，以滿足合成急性期蛋白（Acute phase protein, APP）對(duì)氨基酸（Amino acid, AA）的需要[13]。此外，ET誘導(dǎo)產(chǎn)生的IL-1、IL-6與TNF-α等炎癥細(xì)胞因子，一方面通過(guò)降低IGF-1、生長(zhǎng)激素（Growth hormone, GH）等合成代謝激素的釋放以減少蛋白質(zhì)合成所需的AA，從而將“節(jié)流”來(lái)的AA用于合成APP；另一方面通過(guò)增加糖皮質(zhì)激素（Glucocorticoid, GC）等分解代謝激素的釋放以增加蛋白質(zhì)的分解[14]，從而將“開(kāi)源”來(lái)的AA用于合成APP。

2.3 豬場(chǎng)環(huán)境中內(nèi)毒素對(duì)豬只腎臟鈉鉀ATP酶（Na-K-ATPase）的影響

豬場(chǎng)環(huán)境中的ET導(dǎo)致豬只感染，感染豬只引發(fā)的體內(nèi)系統(tǒng)性免疫應(yīng)答，導(dǎo)致干擾素-γ（Interferon-γ, IFNG）、TNF-α、IL-1與IL-6等體內(nèi)促炎性細(xì)胞因子（Proin flammatory cytokine,PIC）的表達(dá)量顯著增加[15]。在這些PIC的刺激下，腎臟上皮細(xì)胞可激活存在于腎臟近曲小管上皮細(xì)胞中的一氧化氮合成酶（Inducible nitric oxide synthase, iNOS）[16]的表達(dá)，進(jìn)而產(chǎn)生一氧化氮（Nitric oxide, NO）[17]。所生成的內(nèi)源性NO因具有擴(kuò)張血管的作用，從而導(dǎo)致腎血壓與腎小球的濾過(guò)率降低[18]。NO與過(guò)氧化物反應(yīng)生成的過(guò)氧亞硝酸根離子（ONOO－）[19]是一種強(qiáng)氧化物，可以氧化腎臟近端小管中的鈉鉀ATP酶（Sodiumpotassium ATPase, Na-K-ATPase）活性中心的巰基，從而抑制其活性[20]。此外，所生成的內(nèi)源性NO對(duì)腎臟中Na-K-ATPase的活性亦具有直接的抑制作用，并造成腎臟近曲小管的氧化損傷，進(jìn)而降低近曲小管的重吸收能力[21]。

3 小結(jié)

總之，在當(dāng)前ASF流行下，認(rèn)識(shí)ET的生物學(xué)特性及其對(duì)豬只健康的影響；近期意義在于對(duì)豬的成功“復(fù)產(chǎn)”與成功“拔牙”，維持豬只的健康生產(chǎn)；遠(yuǎn)期意義在于開(kāi)發(fā)出有效的細(xì)菌ET凈化劑，這是一個(gè)包括獸醫(yī)學(xué)在內(nèi)的人醫(yī)和獸醫(yī)學(xué)領(lǐng)域所面臨的極富挑戰(zhàn)性的前沿性研究課題。