豬鏈球菌毒力因子簡介

劉耀川等

摘要：豬鏈球菌病給養豬業帶來巨大損失，感染致病菌豬鏈球菌是最主要病因。對豬鏈球菌及毒力相關因子進行了介紹，以期加深對豬鏈球菌病的認識，并為該病的防控提供幫助。

關鍵詞：豬鏈球菌；毒力因子；致病因子

中圖分類號：S858.28 文獻標識碼：B 文章編號：1007-273X（2015）03-0007-02

豬鏈球菌可致各品系、年齡及性別的豬感染。尤以3～12周齡的仔豬最易感染。急性豬鏈球菌病以敗血癥為主要特征，在血液中能夠分離到大量病菌。慢性多呈散發，以呼吸困難及關節炎癥為主。該病全年均可發生，7～10月份易出現大規模流行且死亡率高，給養殖業帶來巨大經濟損失[1]。本文對豬鏈球菌及其主要的毒力因子進行了介紹，為該病防治及其致病機理研究提供參考。

1 豬鏈球菌

豬鏈球菌（Streptococcus suis）為革蘭氏陽性兼性厭氧菌，菌體為卵圓形或圓形，無芽孢及鞭毛，具有菌毛和莢膜。根據莢膜抗原將其分為35個血清型，即1-34型及1/2型。其中1、1/2、2、7、9及14型為引起豬鏈球菌病的主要血清型[2]。該菌抵抗力較強，可用1%來蘇兒或5%的漂白粉溶液將其殺滅。

2 豬鏈球菌毒力因子

根據細菌致病力不同將豬鏈球菌分為強毒株、弱毒株及無毒株。致病力強弱與毒力因子有關。毒力因子主要包括莢膜多糖（CPS）、胞外因子（EF）、甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH）、溶血素（SLY）、溶菌酶釋放蛋白（MRP）、谷氨酸脫氫酶（GDH）、纖粘連蛋白結合蛋白（FBPS）、粘附素、IgG結合蛋白及毒力相關因子orf2等。

2.1 莢膜多糖（Capsular polysaccharide，CPS）

CPS具有抗吞噬功能，能夠保護細菌不被各種吞噬細胞所吞噬，其中包括鼠李糖、半乳糖、葡萄糖、唾液酸及N2-乙酰葡萄糖胺。有試驗表明，無莢膜多糖的豬鏈球菌完全無毒力，極易被吞噬細胞所吞噬。且當莢膜多糖缺失時，菌體的疏水性增強，也更容易被吞噬細胞吞噬。各血清型豬鏈球菌的CPS編碼基因的同源性較低，目前只發現1和14型、2和1/2型、2和9型有部分CPS編碼基因同源性較高[3]。

2.2 溶血素（Suislysin，SLY）

豬鏈球菌在血液培養基上的溶血性較弱，其分泌的溶血素又稱豬溶素，屬于硫醇激活的毒力家族，其編碼基因在染色體中為單拷貝，編碼蛋白含有497個氨基酸，分子質量為54 kD[4]。人紅細胞對其最為敏感，其次為馬、羊、牛、豬的紅細胞。通過對其側鏈氨基酸基團進行化學修飾研究發現，色氨酸、組氨酸和精氨酸是該溶血素的必須基團，對其溶血能力起決定性作用。

2.3 胞外因子（Extracellular proteinfacter，EF）

胞外因子的蛋白分子質量為110 kD，存在于培養細菌的上清中，主要為1、2、1/2、14及15型菌株產生。胞外因子及胞外因子相關蛋白存在部分重復區，其數量和排列情況均不相同，部分重復區域的氨基酸序列具有較高的保守性[5]，而其他的重復區的變異性較大。重復區較高的變異性可能是細菌逃避宿主免疫系統的機制之一。

2.4 溶菌酶釋放蛋白（Muramidase-released protein，MRP）

MRP又稱類M蛋白，僅存在于細胞表面，其編碼基因MRP包括3 468 bp的開放閱讀框，2型菌株所產蛋白分子質量為136 kD，1型菌株MRP蛋白分子質量約為120 kD。其前端的47個氨基酸具有明顯信號肽特征。該蛋白為線形表面大分子，一端能夠錨定于細胞壁，另一端能夠向外部伸展，其與細菌的粘附性有關。同時試驗證明MRP能夠誘導細胞凋亡，凋亡率為18%[6]。研究表明，半乳糖可以作為MRP的拮抗劑。用半乳糖對MRP進行處理后發現菌體完全失去黏附力。

2.5 谷氨酸脫氫酶（Glutamate dehydrogenase，GDH）

在豬鏈球菌中發現了一個45 kD的蛋白，通過對其編碼基因DraI進行比對發現，該蛋白與其他物種中的谷氨酸脫氫酶蛋白的同源率極高，并具有典型的功能區，因此將該蛋白命名為豬鏈球菌GDH。其在SS2內為保守蛋白，在其他豬鏈球菌分離株中也有較高的免疫原性。核酸序列分析發現，該基因包含一個開放閱讀框，能夠編碼分子質量為48.8 kD，含448個氨基酸殘基的蛋白[7]。該蛋白分布于豬鏈球菌表面，使用全菌對動物進行免疫后，能夠得到很高的抗體滴度。豬鏈球菌GDH蛋白具有免疫原性，且有較高的保守性，因此根據其基因設計特異性引物進行PCR檢測，可將豬鏈球菌與其他鏈球菌進行分離。

2.6 纖粘連蛋白結合蛋白（Fibronectin-bining protein，FBPS）

FBPS與細菌定植能力有關，對細菌的致病性有決定性的影響。據報道，該類蛋白能夠與人的血纖維原蛋白及纖粘連蛋白結合。通過對FBPS缺失菌株的研究發現，缺失株的致病力大大減弱。但FBPS在不同靶器官中的致病能力也不盡相同，如在關節及CNS中，FBPS對定植的影響較大，缺失株不能夠引起機體感染。而在扁桃腺中，FBPS對定植的影響較小，缺失株與正常株的定植能力無區別。FBPS是一種無錨結構的粘附素，能夠與纖連蛋白結合。其N端87-165aa位置的結構為具有纖連蛋白結合能力的線性活性單位。FBPS廣泛分布于豬鏈球菌各個血清型中（除32及34型）[8]，因此具有作為交叉保護疫苗的潛力。

2.7 甘油醛-3-磷酸脫氫酶（Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GAPDH）

GAPDH為39 kD的表面單位，與鏈球菌屬的表面脫氫酶具有95.6%的同源性。該蛋白通常存在于細胞的胞漿中，少量存在于細胞壁。GAPDH與細菌對宿主細胞的粘附力有關，該蛋白的缺失株對宿主細胞的粘附能力明顯降低。同時GAPDH也與豬鏈球菌與宿主細胞間的信號傳導有關[9]。

2.8 粘附素

粘附素與豬鏈球菌的毒力有關，其主要包含3種，第1種存在于所有豬鏈球菌中，分子質量為18 kD，純化后具有較高的免疫原性且能夠抑制機體對細胞的殺滅能力。第2種能夠與白蛋白結合，在感染時能夠增強細菌毒力，但對細菌的毒力不起決定性作用。第3種為分子質量為60 kD的熱休克蛋白，該蛋白為一種普遍存在于豬鏈球菌中的抗原，呈細絲狀結構，直徑約為4 nm[10]，存在于菌體細胞表面及細菌培養液中。

2.9 IgG結合蛋白

豬鏈球菌IgG結合蛋白能夠與人和豬的IgG-Fc端結合，其與IgG的結合能力低于蛋白A和蛋白G，但能與蛋白A及蛋白G競爭結合IgG。豬鏈球菌IgG結合蛋白能夠與雞的IgG發生特異性結合[5]，其他種屬的IgG則不能。豬鏈球菌IgG結合蛋白中，分子質量為44 kD的蛋白為重要的毒力因子，高致病性菌株缺失編碼該蛋白的基因后喪失致病力。

2.10 毒力相關因子orf2

在豬鏈球菌中發現的毒力相關序列V10中，包含兩個完整閱讀框及兩個不完整的閱讀框，命名為orf1-orf4，其中orf1、orf3及orf4與已知其他基因有同源性，orf2則為一個新的致病性相關閱讀框[9]，其功能尚未可知，推測為毒力基因。針對orf2設計引物檢測發現，該閱讀框在豬鏈球菌中普遍存在[10]。

3 小結

豬鏈球菌病給養豬業帶來巨大經濟損失，對其進行有效防控已然成為當務之急。通過對其致病菌豬鏈球菌的特點及毒力因子的深入了解，能夠為該病的防控、治療提供理論基礎。并為針對其毒力因子生產適當的疫苗免疫開辟新的思路。

參考文獻：

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