張躍東,羅 薇,任玉鵬,張煥容,楊勁松,王 斌,葛潤洲
(西南民族大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,成都 610041)
大腸桿菌(Escherichia coli)是人類和其他動(dòng)物腸道菌群組成的一部分[1],因?yàn)榫邆湔{(diào)節(jié)腸道生態(tài)平衡、維生素合成及生物拮抗等功能,一度被認(rèn)為是腸道健康菌群,直到20世紀(jì)中葉,才發(fā)現(xiàn)部分大腸桿菌具有較強(qiáng)的致病性,此類大腸桿菌有特殊的血清型。致病性大腸桿菌可通過污染的水源、食物、用具等經(jīng)消化道、呼吸道以及皮膚開口和黏膜等造成機(jī)體感染,引起包括大腸桿菌性敗血癥、腹瀉、氣囊炎、肉芽腫、蜂窩織炎等病癥,主要危害年幼者[2-3]。
目前已確認(rèn)的大腸桿菌O抗原有196種[4],O血清型中有162種與腹瀉有關(guān),70多種與禽大腸桿菌病有關(guān),以O(shè)1、O2、O8、O18、O35、O78、O88等常見[2,5]。產(chǎn)腸毒素大腸桿菌(enterotoxigenicEscherichia coli,ETEC)是一種危害兒童、旅行者及幼齡動(dòng)物的重要病原菌,為非侵入性胃腸感染,即黏膜感染[6],可引起劇烈水樣腹瀉致使機(jī)體迅速脫水而死亡,即腸毒素(heat-labile toxin,LT)、耐熱性腸毒素(heat-stable enterotoxin,ST),通過激活腺苷酸環(huán)化酶和鳥苷酸環(huán)化酶引致腹瀉[7]。禽致病性大腸桿菌(Avian pathogenicEscherichia coli,APEC)的稱謂主要源于獸醫(yī)界,許多APEC都屬于腸外致病性大腸桿菌,因缺乏深入的研究,其分類歸屬的致病型尚不清楚[2-3]。ETEC主要是人和哺乳動(dòng)物病原,對(duì)禽類致病的現(xiàn)象并不常見。有報(bào)道鴕鳥體內(nèi)分離獲得的APEC O15可表達(dá)STb,在腹瀉雛雞腸內(nèi)發(fā)現(xiàn)有ETEC[2,8-9],分離自鵪鶉體內(nèi)的致病性大腸桿菌可表達(dá)LT基因[10]。對(duì)鴨源致病性大腸桿菌毒力基因檢測(cè)時(shí),發(fā)現(xiàn)鴨源致病性大腸桿菌攜帶ETEC黏附素F5基因,認(rèn)為是人和哺乳動(dòng)物ETEC所攜帶的黏附素基因[11-12]。2017年4月,四川省成都市某賽鴿公棚的賽鴿陸續(xù)發(fā)病、死亡,本研究自病、死賽鴿的肝臟分離出7株致病性大腸桿菌,經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有6株分離菌攜帶黏附素F5基因、腸毒素基因sta、lt[11],而黏附素、腸毒素普遍被認(rèn)為是ETEC的結(jié)構(gòu);此6株分離菌中有3株血清型為O55[13],血清型O55的致病性大腸桿菌與幼齡兒童腹瀉相關(guān)[2,14],雖然禽的腸道有耐熱腸毒素的功能受體,但極少能從禽體內(nèi)分離出與人腹瀉病有關(guān)的大腸桿菌的血清型以及產(chǎn)生不耐熱和耐熱腸毒素的菌株[3]。為證實(shí)鴿源O55分離株是否真正表達(dá)了黏附素與腸毒素基因,并具備ETEC的特性,本研究選用黏附素凝集試驗(yàn)、兔回腸結(jié)扎試驗(yàn)、乳鼠灌胃試驗(yàn)等經(jīng)典試驗(yàn),確定其分類。以生物學(xué)試驗(yàn)中常用的哺乳動(dòng)物綱SPF級(jí)昆明鼠為試驗(yàn)動(dòng)物,通過口服的途徑感染O55分離株,了解O55分離株對(duì)機(jī)體造成的病理損傷及抗原分布,為鴿源產(chǎn)腸毒大腸桿菌O55對(duì)哺乳動(dòng)物、人類的致病性研究提供實(shí)驗(yàn)參考,具有一定公共衛(wèi)生學(xué)意義。
1.1 菌株來源2017年4月自四川省成都市某賽鴿公棚的病、死賽鴿肝臟分離出6株攜帶黏附素F5基因、腸毒素基因sta、lt的致病性大腸桿菌,此6株病原菌有3株血清型為O55[13]。
1.2 試驗(yàn)動(dòng)物3日齡SPF級(jí)昆明鼠乳鼠、20~22 g SPF級(jí)昆明鼠、2 kg新西蘭兔,均購自成都達(dá)碩試驗(yàn)動(dòng)物有限責(zé)任公司。
1.3 主要試劑及設(shè)備CaYE(致病性大腸埃希氏菌產(chǎn)毒培養(yǎng)基)購自青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)有限公司;F5陽性血清購自成都百盛科創(chuàng)生物科技有限公司;E.coliAntibody購自NOVUS;頭孢曲松鈉購自大連美侖生物技術(shù)有限公司;透射電鏡(Tecnai F20)為美國FEI公司生產(chǎn);數(shù)碼三目攝像顯微鏡(BA200 Digital)為麥克奧迪實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)。
1.4 分離菌毒力基因檢測(cè)為了解6株分離菌其他毒力相關(guān)基因攜帶情況,參照文獻(xiàn)[15-16]的研究,選取與HPI毒力島、I型菌毛、P菌毛、鐵攝取系統(tǒng)、腸細(xì)胞脫落位點(diǎn)毒力島、CoIV質(zhì)粒等相關(guān)的8對(duì)毒力基因引物進(jìn)行檢測(cè),引物序列見表1,由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。
以上毒力基因的反應(yīng)體系均為25 μL:PCR Mix 12.5 μL,ddH2O 8.5 μL,上、下游引物各1 μL,DNA模板2 μL。反應(yīng)條件:98℃預(yù)變性2 min;98℃變性10 s;X℃退火40 s;72℃延伸50 s,共35個(gè)循環(huán);72℃延伸10 min,4℃反應(yīng)結(jié)束。X為擴(kuò)增不同毒力基因的退火溫度,其中擴(kuò)增毒力基因fyuA、fimC、papA、fimH退火溫度為50℃;擴(kuò)增tsh、eaeA、iss、irp-2的退火溫度為52℃。PCR反應(yīng)產(chǎn)物選用1.5%濃度瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。參考文獻(xiàn)[17]中關(guān)于細(xì)菌毒力基因克隆轉(zhuǎn)化的研究,對(duì)陽性PCR產(chǎn)物進(jìn)行克隆、轉(zhuǎn)化,將鑒定結(jié)果為陽性的菌株,送至生工生物工程(上海)股份有限公司測(cè)序,將測(cè)序結(jié)果與基因文庫中公布的序列進(jìn)行相似度比較,以確保檢測(cè)到相應(yīng)的基因。
表1 毒力基因引物序列Table 1 Primer information for each virulence gene
1.5 O55分離株菌毛電鏡觀察應(yīng)用2%磷鎢酸負(fù)染O55分離菌菌懸液,Tecnai F20型透射電鏡觀察并照相,該試驗(yàn)在四川大學(xué)望江校區(qū)分析測(cè)試中心完成。
1.6 O55分離株黏附素及腸毒素測(cè)定參考文獻(xiàn)[18-19]等研究,選用凝集試驗(yàn)和D-甘露糖抗性試驗(yàn)檢測(cè)黏附素F5;兔回腸結(jié)扎試驗(yàn)、乳鼠灌胃試驗(yàn)檢測(cè)腸毒素。
1.7 O55分離株致病性觀察通過腹腔注射途徑測(cè)定O55分離株對(duì)SPF昆明鼠半數(shù)致死量(lethal dose 50%,LD50)。參考文獻(xiàn)[20]的研究,選用頭孢曲松鈉清除昆明鼠腸道菌群,以100LD50的劑量,口服感染昆明鼠,于感染后6 h、12 h、24 h、48 h、72 h、96 h、120 h、168 h分別采集感染鼠的心臟、肝臟、脾臟、肺臟、腎臟、十二指腸、空腸、回腸、結(jié)腸9個(gè)組織器官,固定并制作石蠟切片,進(jìn)行HE染色及間接免疫酶組織化學(xué)染色。
2.1 分離菌毒力基因檢測(cè)結(jié)果6株分離菌毒力基因檢測(cè)結(jié)果:fimH與papA均為100%(6/6),fyuA為66.7%(4/6),eaeA與iss均為50%(3/6),irp-2、fimC與tsh均為33.3%(2/6),陽性樣本均擴(kuò)增出與目的片段大小相符的片段,測(cè)序得到的序列與基因文庫中公布的相應(yīng)毒力基因相似度均高,確保檢測(cè)到了相應(yīng)的毒力基因,PCR檢測(cè)毒力基因瓊脂糖凝膠電泳圖見圖1。提示分離菌具有較強(qiáng)的致病性??ǚ綑z驗(yàn)顯示不同菌株之間毒力基因攜帶種類差異顯著(P<0.05)。選擇同期檢測(cè)攜帶毒力基因種類較多的O55分離株進(jìn)行后續(xù)研究。
2.2 O55分離株菌毛電鏡觀察結(jié)果選擇同期檢測(cè)攜帶毒力基因種類較多的O55分離株進(jìn)行電鏡觀察,Tecnai F20透射電鏡下,可見菌體為桿菌,有紋理褶皺,形態(tài)似花生,周身長有大量密集的菌毛,有鞭毛(圖2、圖3)。
2.3 O55分離株黏附素及腸毒素測(cè)定結(jié)果O55分離株可引起F5陽性血清凝集,D-甘露糖抗血凝反應(yīng)結(jié)果顯示,O55分離株稀釋液接近1∶16時(shí)仍可引起3%雞紅細(xì)胞凝集。結(jié)合電鏡觀察結(jié)果與凝集試驗(yàn)結(jié)果,證明O55分離株具有菌毛黏附素F5。
圖1 6株分離菌毒力基因PCR檢測(cè)凝膠電泳圖Fig.1 PCR Amplification results of virulence gene
兔回腸結(jié)扎試驗(yàn)結(jié)果顯示:O55分離株表現(xiàn)出其毒力(圖4),計(jì)算結(jié)扎腸段長度與腸內(nèi)液體比值,生理鹽水及CaYE培養(yǎng)基對(duì)照組小于1,表現(xiàn)為陰性;各腸毒素試驗(yàn)組結(jié)扎腸段長度與腸內(nèi)液體比值大于1,表現(xiàn)為陽性。證明O55分離株可表達(dá)熱敏腸毒素LT。
選用乳鼠灌胃試驗(yàn)測(cè)定ST:測(cè)定腸道及其內(nèi)容物與剩余體重比值,見表2。結(jié)果經(jīng)加熱處理的腸毒素液組(冷卻至室溫后再進(jìn)行試驗(yàn))與未經(jīng)加熱處理的腸毒素液組的比值均大于0.085,為陽性,且經(jīng)加熱處理與未加熱處理的腸毒素液組之間,試驗(yàn)結(jié)果差異不顯著(P>0.05),提示腸毒素液耐熱;CaYE對(duì)照組、生理鹽水對(duì)照組該比值均小于0.074,為陰性。結(jié)合腸毒素基因sta檢出,stb未檢出的結(jié)果,表明O55分離株可表達(dá)STa。
圖2 桿菌,周身布滿密集菌毛(×12 000)Fig.2 Bacilli with intensive pilus (×12 000)
圖3 桿菌,周身布滿密集菌毛(×20 000)Fig.3 Bacilli with intensive pilus (×20 000)
圖4 兔回腸結(jié)扎試驗(yàn)測(cè)定熱敏腸毒素Fig.4 The rabbit intestinal-loop assays for detection of LT
2.4 致病性觀察結(jié)果經(jīng)Feiller精確矯正,95%的置信區(qū)間下,Bliss法[21]計(jì)算出的O55分離株對(duì)20 g左右SPF昆明鼠的LD50為1.66×105CFU/只。口服感染昆明鼠的活菌數(shù)為2.8×107CFU。感染后6 h,除脾臟外,試驗(yàn)鼠被檢器官組織均有損傷,隨時(shí)間推移,損傷有不同程度的加重,直至被觀察的168 h,其中肝臟、腎臟、肺臟、空腸和回腸的病變程度較為嚴(yán)重。各組織臟器部分時(shí)間點(diǎn)病理組織學(xué)觀察結(jié)果見圖5。心肌肌間血管擴(kuò)張、充血,肌纖維變性、壞死(圖5A)、炎性細(xì)胞浸潤;肝細(xì)胞呈現(xiàn)彌漫性空泡變性、壞死(圖5B),炎性細(xì)胞浸潤,肝血竇擴(kuò)張、淤血,168 h肝組織內(nèi)有多個(gè)炎性細(xì)胞灶;感染后24~72 h脾小結(jié)增生、生發(fā)中心擴(kuò)張(圖5C),紅髓區(qū)脾血竇擴(kuò)張、充血,168 h有炎性細(xì)胞灶狀壞死;肺部呈現(xiàn)局域性的肺間隔增寬,間隔毛細(xì)血管擴(kuò)張、充血(圖5D),炎性細(xì)胞浸潤,168 h肺泡腔、支氣管腔出現(xiàn)游離的紅細(xì)胞;腎臟感染初期,腎小球細(xì)胞增多,腎小囊腔變窄、消失,近曲小管上皮細(xì)胞腫脹,管腔變窄、消失,部分管腔內(nèi)有粉紅色絮狀物,遠(yuǎn)曲小管管壁變薄,管腔變大,間質(zhì)血管擴(kuò)張、充血。被檢各腸段以空腸、回腸病變明顯,感染后6 h空腸腸絨毛刷狀緣有脫落,黏膜下層炎性細(xì)胞浸潤,12 h腸絨毛斷裂脫落,固有層炎性細(xì)胞、紅細(xì)胞增多,24~168 h腸絨毛呈現(xiàn)水腫(圖5G);回腸腸絨毛斷裂脫落(圖5H),黏膜下層血管擴(kuò)張充血,固有層血管充血、出血,炎性細(xì)胞浸潤,96~168 h腸腺萎縮,間質(zhì)增寬。
表2 乳鼠灌胃試驗(yàn)顯示的腸重與剩余體重比值結(jié)果Table 2 The ratios of intestinal weight and rest corpse weight of sucking mice
感染后6~168 h,試驗(yàn)昆明鼠的10個(gè)被檢部位持續(xù)檢測(cè)到O55抗原。陽性信號(hào)主要出現(xiàn)在心肌纖維的肌漿、胞漿(圖6A),肝細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)(圖6B),脾臟淋巴細(xì)胞間質(zhì)(圖6C),肺泡上皮細(xì)胞(圖6D),腎小管上皮細(xì)胞間質(zhì)(圖6E),十二指腸腸絨毛和腸腺上皮細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞間質(zhì)(圖6F),空腸、回腸腸絨毛上皮細(xì)胞、黏膜細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞間質(zhì)(圖6-G~H),結(jié)腸腸黏膜上皮細(xì)胞及黏膜下層(圖6I)。
致病性大腸桿菌具有特殊的血清型,玻片凝集法是用來檢測(cè)大腸桿菌臨床分離株血清型的傳統(tǒng)方法,因血清型眾多,K抗原能干擾O抗原凝集反應(yīng),檢測(cè)時(shí)需121℃高壓2 h破壞K抗原,此方法操作繁瑣,相對(duì)耗時(shí)長,費(fèi)用高,目前臨床醫(yī)學(xué)多選用檢測(cè)大腸桿菌攜帶的特定毒力基因判定其致病性[22]。本研究自2017年4月臨診大腸桿菌病病死賽鴿的肝臟中分離到6株致病性大腸桿菌,其中有3株血清型為O55,此6株分離菌均攜帶黏附素F5基因、腸毒素基因sta、lt[13],此類基因是醫(yī)學(xué)上檢測(cè)產(chǎn)腸毒素大腸桿菌(ETEC)的標(biāo)志性基因。ETEC主要是人和哺乳動(dòng)物病原,對(duì)禽類致病的現(xiàn)象并不常見。有報(bào)道:鴕鳥體內(nèi)分離獲得的APEC O15可表達(dá)STb,在腹瀉雛雞腸內(nèi)發(fā)現(xiàn)有ETEC[2,8-9],分離自鵪鶉體內(nèi)的致病性大腸桿菌可表達(dá)LT基因[10];對(duì)鴨源致病性大腸桿菌毒力基因檢測(cè)時(shí),發(fā)現(xiàn)鴨源致病性大腸桿菌攜帶ETEC黏附素F5基因,認(rèn)為是人和哺乳ETEC所攜帶的黏附素基因[11-12]。雖然禽的腸道有耐熱腸毒素的功能受體,卻極少能分離出與人腹瀉病有關(guān)的大腸桿菌血清型以及產(chǎn)生不耐熱和耐熱腸毒素的菌株[3]。根據(jù)前期對(duì)分離菌的生物學(xué)特性實(shí)驗(yàn),檢測(cè)到O55分離株攜帶黏附素F5基因、腸毒素基因sta、lt,屬于產(chǎn)腸毒素大腸桿菌(ETEC)的標(biāo)志性基因,有學(xué)者認(rèn)為,ETEC主要是人和哺乳動(dòng)物的病原,判定產(chǎn)腸毒素大腸桿菌,在檢測(cè)到相應(yīng)標(biāo)志性基因的同時(shí),還需要通過生物學(xué)試驗(yàn)證明分離株真正表達(dá)其毒力因子。為確定O55分離株是否為ETEC,采用黏附素凝集試驗(yàn)、D-甘露糖抵抗血凝試驗(yàn)、兔回腸結(jié)扎試驗(yàn)、乳鼠灌胃試驗(yàn),確定黏附素與腸毒素基因是否表達(dá),結(jié)果顯示O55分離株能夠表達(dá)這些毒力因子,符合產(chǎn)腸毒素型大腸桿菌的判定標(biāo)準(zhǔn),為ETEC。
圖5 昆明鼠感染O55分離株病理學(xué)觀察Fig.5 Pathology observation of O55 isolate artificially infected Kunming mice
圖6 昆明鼠人工感染O55分離株抗原分布Fig.6 Distribution of positive signal of O55 isolate artificially infected Kunming mice
國內(nèi)外很多城市的居民和鴿子接觸比較多,根據(jù)比利時(shí)信鴿協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì),其國民平均每人擁有信鴿近千羽。緬甸仰光的街頭、悉尼的馬丁廣場(chǎng)以及我國濟(jì)南的泉城廣場(chǎng)等地,觀賞鴿較多,與人互動(dòng)親密,對(duì)人類健康的潛在危害也值得關(guān)注。本研究分離自鴿子肝臟的致病性大腸桿菌毒力基因攜帶情況為:fimH100%(6/6)、papA100%(6/6)、fyuA66.7%(4/6)、eaeA與iss均為50%(3/6)、irp-2、fimC與tsh均為33.3%(2/6)。papA基因是P菌毛的標(biāo)志性檢測(cè)基因[23],P菌毛是定植于實(shí)質(zhì)臟器內(nèi)所必須的菌毛,引起敗血癥的大腸桿菌分離株中檢出率較高,多與人、狗及豬尿道大腸桿菌感染有關(guān),導(dǎo)致急性腎盂腎炎[16];fimH基因?yàn)镮型菌毛的D-甘露糖特異性黏附素,是細(xì)菌體外定植禽類呼吸道所必須的,可介導(dǎo)菌毛黏附于宿主細(xì)胞,結(jié)合I型菌毛檢測(cè)的標(biāo)志性基因fimC的檢出率(33.3%),表明分離菌中I型菌毛、P菌毛是廣泛存在的;eaeA是位于LEE毒力島上的基因,可介導(dǎo)細(xì)胞黏附于腸上皮細(xì)胞[3];iss基因存在于CoIV質(zhì)粒上,多數(shù)可從禽致病性大腸桿菌中檢測(cè)到,編碼的蛋白Iss屬于外膜蛋白的一部分,可提高細(xì)菌毒力,是重要的致病因素[24],tsh基因也是位于CoIV質(zhì)粒上的基因片段,與氣囊損傷有關(guān),在禽致病性大腸桿菌中普遍存在,但在非致病性大腸桿菌中很少被檢出[3],其編碼的Tsh蛋白可能與致病性大腸桿菌的鐵攝取能力相關(guān),在感染早期有助于細(xì)菌定植在宿主呼吸道,可使細(xì)菌在低鐵環(huán)境中攝取鐵[15];fyuA和irp-2是構(gòu)成HPI毒力島的重要基因,可作為檢測(cè)HPI是否存在的標(biāo)志[25]。HPI毒力島的檢出率與菌株的致病力呈明顯的正相關(guān),可在耶爾森氏菌和大腸桿菌之間水平傳播[26]。資料顯示,APEC可能是人源大腸桿菌的毒力基因儲(chǔ)存庫,鴿也是大腸桿菌的天然儲(chǔ)存宿主[3,27-28],APEC的毒力因子可水平轉(zhuǎn)移至與人類相關(guān)的致病性大腸桿菌上[3,29]。賽鴿在比賽時(shí)常遠(yuǎn)距離飛翔,經(jīng)過多個(gè)城市,通過糞便排出病原,其攜帶的毒力基因可對(duì)人類的健康造成潛在的危害,值得關(guān)注。
大腸桿菌通過粘膜定植或皮膚開口進(jìn)入宿主體內(nèi)。黏附定植決定于多種黏附因子,這些黏附因子有助于細(xì)菌與受體的結(jié)合以及隨后的繁殖。細(xì)菌在生長繁殖過程中合成能損害宿主,使機(jī)體發(fā)生病變、出現(xiàn)癥狀甚至死亡的毒性物質(zhì)[3]。內(nèi)毒素對(duì)組織無嚴(yán)格的選擇作用,可引起發(fā)熱,使血循環(huán)中的白細(xì)胞驟減,當(dāng)內(nèi)毒素進(jìn)入循環(huán),損傷微循環(huán)血管上皮細(xì)胞,形成血栓,使有效循環(huán)血量減少,造成廣泛性、彌漫性血管內(nèi)凝血(disseminated intravascular coagulation,DIC),使組織缺血性壞死[2]。入血的內(nèi)毒素首先對(duì)肝臟造成損傷[30],產(chǎn)生急性期蛋白、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白介素-1(IL-1)及白介素-6(IL-6)。光鏡下肝臟在感染6 h、96 h、120 h后出現(xiàn)大量肝細(xì)胞發(fā)生彌漫性空泡變性、炎細(xì)胞浸潤等損傷,肝臟小葉間中央靜脈周圍細(xì)胞的損傷程度相對(duì)較為嚴(yán)重,這可能與含有細(xì)菌的血液血流方向有一定的關(guān)系,確認(rèn)O55分離株可以造成試驗(yàn)鼠肝臟的嚴(yán)重?fù)p傷,影響其功能,造成保護(hù)防御功能減弱,加強(qiáng)細(xì)菌經(jīng)血液進(jìn)入其他臟器而造成的損傷[31]。從多器官組織切片觀察的結(jié)果來看,感染期間,試驗(yàn)鼠心臟、脾臟、肺臟、腎臟等實(shí)質(zhì)器官出現(xiàn)了程度不同的泛嗜性病變,如感染期間,腎小管間質(zhì)出現(xiàn)的粉紅色均染物質(zhì),可作為機(jī)體蛋白尿的判定依據(jù),脾臟的病變損傷會(huì)影響機(jī)體的免疫機(jī)能,此外內(nèi)毒素也會(huì)抑制巨噬細(xì)胞活性,有利于大腸桿菌的存活和擴(kuò)散[3]。本實(shí)驗(yàn)O55分離株對(duì)機(jī)體肝臟、肺臟、心臟、腎臟的損傷,與王景[19]對(duì)O24 ETEC分離株人工感染試驗(yàn)動(dòng)物的研究結(jié)果相似,但病變較之嚴(yán)重。本研究鴿源O55分離株可造成脾臟的損傷,與其實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果不一致,可能與病原的毒力、試驗(yàn)動(dòng)物的差異有關(guān);與于學(xué)輝[16]報(bào)道的鴨致病性大腸桿菌引起的實(shí)質(zhì)臟器的損傷相似。
大腸桿菌在生長過程中合成分泌的外毒素,毒性較強(qiáng),對(duì)組織器官有一定的選擇性,通過與靶器官的受體結(jié)合,進(jìn)入細(xì)胞而發(fā)揮作用。最為人所知的是ETEC所產(chǎn)生的,由質(zhì)粒編碼的ST與LT。LT可激活腸毛細(xì)血管上皮細(xì)胞腺苷酸環(huán)化酶,增加環(huán)腺苷酸產(chǎn)生,使腸粘膜細(xì)胞分泌亢進(jìn),引起腹瀉;STa可激活回腸上皮細(xì)胞刷狀緣絨毛上的鳥苷酸環(huán)化酶,增加環(huán)鳥苷酸的產(chǎn)生,引起分泌性腹瀉。血清型O55的致病性大腸桿菌,其病原依靠黏附力,黏附于十二指腸道、空腸與回腸上段黏膜,破壞微絨毛刷狀緣,引起幼齡動(dòng)物、兒童腹瀉,甚至死亡,死亡率高[2]。本研究鴿源O55分離株具有黏附素F5,且表達(dá)腸毒素STa、LT;F5主要定植于宿主空腸和回腸[32],STa的高分泌部位是空腸[33],在光學(xué)顯微鏡下,感染鼠腸道各段均呈現(xiàn)腸絨毛及腸黏膜的損傷和炎癥反應(yīng),以空腸和回腸損傷嚴(yán)重。十二指腸在感染后的12~96 h呈現(xiàn)出程度不同的輕微損傷,絨毛斷裂脫落,固有層炎性細(xì)胞增多;感染后12 h,空腸、回腸多處絨毛水腫,絨毛斷裂、脫落,固有層血管充血出血,炎性細(xì)胞浸潤,粘膜下層淋巴樣小結(jié)增生,96 h回腸腸腺萎縮,間質(zhì)增寬;感染后24~120 h的結(jié)腸黏膜下層出現(xiàn)粉紅色絮狀物及浸潤的炎性細(xì)胞??漳c和回腸黏膜下層存在有豐富的淋巴集腺,當(dāng)病原入侵該區(qū)域時(shí),此處非特異性免疫現(xiàn)象較為強(qiáng)烈,炎性細(xì)胞所釋放的致炎因子,一方面可殺傷入侵病原,另一方面也可造成該處組織細(xì)胞的損傷[31,34],各段腸組織結(jié)構(gòu)的損傷,不僅影響食物的消化吸收,造成營養(yǎng)不良,也有助于腸致病菌穿越損傷的腸粘膜,并在宿主機(jī)體的內(nèi)環(huán)境存活下來[3]。與王景[19]的研究相比,分離菌對(duì)機(jī)體空腸、回腸的損傷相符,符合產(chǎn)腸毒素大腸桿菌的致病特性,但本實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)動(dòng)物腸道的炎性反應(yīng)更為劇烈,絨毛水腫和絨毛損傷更為嚴(yán)重,可能與O55血清型有關(guān)。
本研究分離得到的6株攜帶黏附素F5基因,腸毒素基因sta、lt的鴿源致病性大腸桿菌株毒力基因檢測(cè)結(jié)果為fimH與papA均為100%(6/6),fyuA66.7%(4/6),eaeA與iss均為50%(3/6),irp-2、fimC與tsh均為33.3%(2/6),提示分離菌具有較強(qiáng)的致病性。O55分離株表達(dá)了黏附素F5,產(chǎn)生腸毒素STa、LT,符合產(chǎn)腸毒素大腸桿菌的判定標(biāo)準(zhǔn)。鴿源產(chǎn)腸毒素大腸桿菌O55分離株對(duì)試驗(yàn)鼠有致病性,可造成小鼠多個(gè)臟器的持續(xù)性損傷,以肝臟、肺臟、腎臟、空腸、回腸較為嚴(yán)重,抗原主要位于感染部位細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞間質(zhì)。