布魯氏菌致動物繁殖障礙的研究進展

何順東，劉夢志，張婷婷，陳澤良，劉寶山

(1. 遼寧省沈陽市沈河區市場監管事務服務與行政執法中心，遼寧 沈陽 110015；2. 沈陽農業大學畜牧獸醫學院，遼寧 沈陽 110866)

布魯氏菌病(Brucellosis，俗稱“布病”)，是由布魯氏菌(Brucella)引起的一種重要的慢性人獸共患傳染病，該病呈世界性流行，在各個國家均有發生[1]。布魯氏菌是一種革蘭陰性的短小桿菌，感染動物后可在單核巨噬細胞內存活，從而在肝臟、脾臟、淋巴結和子宮等網狀內皮系統中持續存在。布魯氏菌可導致繁殖障礙，引起感染動物不育、流產和死胎等癥狀[2]，造成嚴重的經濟損失，影響養殖業的發展和人類健康。人感染后除了引起流產、不育等癥狀外，還可引起波浪熱、關節炎等癥狀，嚴重危害人類健康。鑒于該病的生殖危害，各國研究人員對布魯氏菌引起繁殖障礙的影響因素、機制等方面進行了大量的相關研究，綜述如下。

1 布魯氏菌致繁殖障礙的影響因素

布魯氏菌致動物繁殖障礙的影響因素現在還未見報道，廣為報道的是布魯氏菌感染的影響因素。在影響布魯氏菌感染的因素中，最明顯的是養殖方式。Holt H R等在布病流行地區開展的牛群血清流行病學調查發現，散養戶牛群的個體陽性率和群體陽性率高達11.0%和15.5%，是規模養殖場發病率的6倍以上[3]。自由放牧群的感染率也大于限制運動群[4]。另一個影響布病感染率的因素是群體規模。2014年Lindahl E等對443個畜群的904頭育種年齡奶牛的檢測發現，較大的畜群(OR=13.9;95%CI，1.6～119)和年齡(OR = 0.24;95%CI，0.06～1.0)與血清陽性正相關[5]。2011年Makita K等對烏干達首都坎帕拉牛布魯氏菌病患病率的研究也得到同樣的結果[4]。多種動物混養是布病流行的另一個因素，同一個農場中存在多種反芻動物時，布魯氏菌病的感染機率增加[6]。

性活動是公畜布魯氏菌病發生的主要因素。1998年Robles C A等對某感染農場的600只公羊B.ovis感染情況的研究發現，該疾病的患病率主要與動物的性活動有關，而與自身的年齡無關[7]。2002年Ridler A L等對雄鹿B.ovis感染的研究得到了同樣的結果[8]。2013年Mai H M等研究發現，公牛的借用或共用也與布魯氏菌病的發生相關[6]。已有的研究還發現，提供礦物補充劑可降低畜群中布魯氏菌發病率[6]。

雖然國內外對布魯氏菌病感染因素的調查研究多有報道[9-10]，但該病繁殖障礙的影響因素的調查研究還未見報道。因此，開展系統、全面、準確的流行病學調查，分析其導致反芻動物繁殖障礙的流行規律和風險因素，是闡述流行現狀與規律，把握關鍵風險因素的重要措施，也是制定針對性強的高效率防控措施的關鍵。

2 布魯氏菌致繁殖障礙的流行病學調查

布魯氏菌能夠感染的家畜和野生動物種類多達數十種，牛、羊等反芻動物是布魯氏菌最容易感染的宿主動物，存在很高的感染率。已有的調查發現，埃塞俄比亞北部西提格雷地區雌性牛的總體患病率為6.1%[11]，烏干達首都坎帕拉牛布魯氏菌病的個體動物患病率為5.0%[4]，印度尼西亞東部群島中39.0%的奶牛因該病發生流產或犢牛死亡，且犢牛損失率高達19.3%[12]。

用Sprague-Dawley(SD)大鼠為模型評估流產布魯氏菌生物1型感染影響繁殖性能的研究表明，感染大鼠發生41.67%的不孕癥，死產率為12.30%，產仔平均數為(8.71±2.01)只，遠低于對照大鼠的(12.87±1.42)只(P<0.001)。感染大鼠存活后代的平均重量為(6.10±0.36) g，顯著低于對照大鼠存活后代的平均重量(7.15±0.40) g(P<0.001)[13]。

3 布魯氏菌感染生殖系統引起的組織病變

布魯氏菌引起繁殖障礙的原因主要是侵害生殖系統引起的。母畜最重要的受損組織是胎盤，常引起壞死性胎盤炎[14-15]。顯微鏡下表現為滋養層上皮細胞明顯減少，淺表絨毛尿囊基質含有豐富的壞死和礦化碎片，以及許多突出的腫脹毛細血管[16]。乳腺是母畜布魯氏菌感染的另一重要器官，常引起間質性乳腺炎[14]，還可由感染動物的奶水中排菌[15]。布魯氏菌還可感染子宮內絨毛尿囊膜，且在妊娠晚期絨毛尿囊膜中的復制顯著高于早期[17]。對卵巢和卵子的感染情況未見報道。

公畜感染布魯氏菌后可引起輕度至重度的非化膿性附睪炎、精囊炎、前列腺炎和壺腹炎，附睪粗大，伴有腺樣管中性粒細胞滲出，還會出現精索肉芽腫和上皮內增生，甚至發生上皮囊腫[18]。組織化學研究顯示，感染的附睪、精囊和壺腹組織中凝集素結合反應性發生改變[19]，可引起精子凝集，甚至引起精子自身抗體的產生[20]。但是，布魯氏菌是否在精子中生存復制，影響精子的活力和性能等深入機制的研究仍未見報道。

4 布魯氏菌致繁殖障礙的機制研究

布魯氏菌感染引起組織器官病變的發病機制一直是布病研究的熱點，因為這是理解該病傳播進而進行控制的關鍵。

赤蘚糖醇是大多數布魯氏菌的優先碳源，在反芻動物和豬的生殖器官中很豐富，因此出現布魯氏菌的特征性生殖器官嗜性[21]。然而最近的研究發現，流產布魯氏菌感染的細胞和組織還含有醛糖還原酶，其可從戊糖前體產生赤蘚糖醇[22]。

研究發現，布魯氏菌除了在上皮細胞、巨噬細胞和樹突細胞中的內質網(ER)的液泡中復制外，還可以在動物的滋養細胞的內質網中復制，阻礙滋養細胞的增殖并誘導由于ER應激引起的細胞凋亡[23]，破壞胎盤屏障。

在絨毛外滋養細胞中，流產布魯氏菌在單膜酸性溶酶體膜相關蛋白1陽性包涵體內復制，而B.melitensis在ER起源的小室內復制[24]。滋養細胞感染后4 h促炎基因的表達被抑制，12 h出現CXC趨化因子CXCL6(GCP-2)和CXCL8(白細胞介素8)的顯著上調，這種變化與試驗感染奶牛胎盤的趨化因子表達譜相似，表明布魯氏菌調節滋養細胞的先天免疫反應，在感染的早期階段抑制促炎介質的表達，隨后是促炎趨化因子的延遲和少量表達[25]。隨后的研究發現，促炎基因的抑制與virB操縱子和抗炎因子btpB的調節相關[26]。流產布魯氏菌感染的滋養細胞還出現MHC-I轉錄的增加[27]，白細胞介素-8(IL-8)、單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)和IL-6的量也顯著增加，表明其可能通過對病原體的直接反應或通過與單核細胞/巨噬細胞或中性粒細胞的相互作用在流產布魯氏菌感染期間提供局部炎癥環境，導致布魯氏菌病的妊娠并發癥[28]。滋養細胞被感染后，黃體酮分泌受到抑制，催乳素和雌激素分泌增加，引起編碼關鍵類固醇生成酶基因的表達也發生變化[23]。這些因子的變化可能是由布魯氏菌的毒力基因導致的，引物研究發現，布魯氏菌的磷酸葡萄糖苷酶(PGM)對人滋養層細胞具有細胞毒性，可導致細胞形態和細胞因子的變化[29]。

布魯氏菌對公畜組織器官的致病機制也有報道，粗糙毒力的綿羊布魯氏菌(R-B.ovis)菌株感染后，在30 dpi的急性期內宿主免疫反應最為顯著，附睪(IL-6、IL-1β和IL-1α)、睪丸(INF-γ和IL-12)、尿道球腺(IL-6和TNF-α)和壺腹(INF-γ、IL-10、IL-1β和IL-1α)等生殖組織中出現細胞因子上調；在感染發展期間，細胞因子的基因表達水平降低，出現免疫抑制，有利于R-B.ovis持續感染的免疫逃避。在120 dpi和240 dpi的慢性期，附睪(IL-1β和IL-1α)、睪丸(INF-γ和IL-12)和壺腹(INF-γ、IL-10、IL-1β和IL-1α)等部位的細胞因子下調；在尿道球腺(IL-6和TNF-α)和附睪(IL-6)中促炎細胞因子IL-6上調[30]。盡管從細胞因子表達水平上發現了差異，但公畜組織器官的病理改變、基因表達調控等方面仍缺乏系統深入的研究。

綜上所述，盡管對布魯氏菌致繁殖障礙的原因及機制進行了大量的研究，但也存在著研究的盲區，如這些研究大多是對滋養層細胞的研究，對其他生殖細胞的致病機制研究很少；對母畜生殖系統損傷的研究較多，對公畜生殖系統損傷的研究較少；多是對單獨生殖系統損傷的研究，很少結合其他組織器官綜合進行研究，也沒有比較感染引起的發熱反應等因素對繁殖障礙的影響。這些方面都需要在以后進行研究探討，以便更深入地了解布魯氏菌引起繁殖障礙的機制，為防治提供線索和途徑。