牛蜱蟲病與錐蟲病及其抗病的分子機制研究進展

曹淵婷，楊孟哲，李 楊，祁興磊，李付強，雷初朝*(.西北農林科技大學 動物科技學院，陜西 楊凌 700；. 泌陽縣夏南牛科技開發有限公司，河南 泌陽 46700； . 湖南天華實業有限公司，湖南 漣源 476)

寄生蟲由于體型較小、繁殖較快、適應環境能力強等多種優勢，極易感染宿主并引起宿主的一系列并發癥。寄生蟲既是病原體，也作為其他病菌的媒介來傳播疾病，常見的寄生蟲病有蛔蟲病、鉤蟲病、瘧疾病等。許多寄生蟲在生長發育中需要中間宿主和終末宿主，中間宿主為幼蟲及無性繁殖期提供發育條件，終末宿主則為成蟲及有性繁殖期提供生長環境，且寄生蟲感染具有地方性、季節性、多寄生性、自然疫源性等[1]。牛易感染的寄生蟲病種類很多，如絳蟲病、線蟲病、焦蟲病、蜱蟲病、錐蟲病等，錐蟲雖然可以通過蜱蟲進行感染和傳播，但由于寄生蟲生活環境不同，其流行病學也有一定差異。

本文主要就牛蜱蟲病與錐蟲病及其抗病的分子機制研究進展進行綜述，以期為牛蜱蟲病與錐蟲病防治和牛抗病育種研究提供參考。

1 牛蜱蟲病與錐蟲病概況

1.1 牛蜱蟲病

牛蜱蟲可以慢性寄生于牛等哺乳動物，是一種吸血性寄生蟲，分為硬體蜱蟲和軟體蜱蟲，生長發育要經歷卵、幼蟲、若蟲和成蟲4個階段，喜寄生在動物皮膚較薄的隱蔽處，導致牛出現生長緩慢、食欲不振、消瘦、貧血等癥狀，數量過多則會導致牛死亡。此外，蜱蟲也是一種傳播媒介，可以引發乙型腦炎、猩紅熱、焦蟲、錐蟲等其他血液寄生蟲和血媒傳染病的發生與傳播。

牛蜱蟲在春夏秋季生長繁殖快，適宜生活在濕熱的高山、草原等區，而且在放牧區域數量更多[2]，使得生活在該環境下的牛經過自然選擇在一定程度上有抗蜱蟲以及蜱傳病的能力。

蜱蟲可以作為其他病原菌的宿主，引起其他寄生蟲病，其中具有代表性的有焦蟲病。焦蟲發育過程中的中間宿主是牛，終末宿主是蜱蟲[3]。

焦蟲病主要分為兩種類型，第一類是巴貝斯焦蟲病，病牛往往出現突然發病、體溫升高、稽留熱等癥狀，當紅細胞內存在蟲體即可確診；第二類是泰勒焦蟲病，病牛初期體表淋巴結腫痛，體溫可達40.5℃～41.7 ℃，如果體內有石榴體即淋巴細胞內存在很多裂殖子即可確診[4]。當焦蟲體大量進入紅細胞，則會造成妊娠母牛流產、病牛死亡等現象，危害較大。

1.2 牛錐蟲病

牛錐蟲病也稱蘇拉病，是感染伊氏錐蟲后引發的一種血液原蟲病。伊氏錐蟲主要寄生于淋巴液、血漿、腦脊液以及臟器中，不耐受干燥環境、強光照射和消毒劑影響。此外，蟲體對熱非常敏感，在50 ℃條件下至多5 min就會死亡，因此不宜生活在高溫地區。

錐蟲病通常在冬末春初發生，在侵入牛體內后繁殖迅速，分泌并釋放多種有毒物質和毒素，游離于血液及組織中，先是危害神經中樞，接著造血器官受到侵染使紅細胞發生溶解，引起貧血和供氧不足；血紅蛋白游離并積留于肝臟，導致肝功能下降，無法合成與貯存肝糖原，造成糖類儲存和供應缺乏；損壞毛細血管壁增大其通透性進而引起水腫；血液中糖無氧酵解增強，乳酸增多而導致血液酸堿度失衡[5]。病牛主要癥狀為貧血、黃疸、間歇性高熱、四肢浮腫、進行性消瘦，一般分為發病早期、中期和后期，死亡率較高。

此外，錐蟲病還包括由布氏錐蟲引起的非洲錐蟲病和由克氏錐蟲引起的美洲錐蟲病，屬于人獸共患病，其中非洲錐蟲病分為兩種，即岡比亞錐蟲病和羅得西亞錐蟲病，又稱非洲睡眠病或嗜睡性腦炎，錐鞭毛體寄生在血液、淋巴結和中樞神經系統；而美洲型錐蟲無鞭毛體寄生在單核巨噬細胞系統、心肌和神經節細胞內，錐鞭毛體則寄生在血液中，布氏錐蟲病主要是通過經舌蠅叮咬而傳播，伊氏錐蟲病和克氏錐蟲病主要經吸血昆蟲虻及廄螫等機械性傳播[5]。

2 牛對蜱蟲病與錐蟲病的抗病性能

西門塔爾牛于放牧時，母牛感染焦蟲病的發病率最高達到26.66%，而對于具有瘤牛血統的湖南本地湘南黃牛焦蟲病的發病率為0[6]。由此表明，西門塔爾牛作為外來普通牛品種，其適應能力和抗蜱蟲以及蜱傳病能力較差，而中國本地南方瘤牛的抗蜱蟲和蜱傳病能力則較強。從國外引進的安格斯牛更容易出現季節和飼養管理應激，更易感染巴貝斯蟲[7]。四川省飼養的荷斯坦奶牛，由于復雜的地形地貌和季風環流的交替影響，外加高溫高濕的環境，易感染寄生蟲病，影響產奶量[8]。

婆羅門牛作為典型的瘤牛品種，其食性雜、耐粗飼、抗病能力強，特別是對焦蟲等熱帶寄生蟲抗性強[9]。非洲錐蟲可以引起嚴重的人類昏睡病和家畜疾病，非洲本地牛品種恩達馬牛對錐蟲的抗性很強，但非洲瘤牛對錐蟲病高度敏感，抵抗力弱。

中國延邊州流行牛泰勒蟲病，延邊牛感染的泰勒蟲主要是東方圓線蟲和中華泰勒蟲[10]，說明北方牛對蜱蟲抗性差，對錐蟲抗病能力較強。昭通牛作為云南瘤牛，由于地處山地，會受到多種寄生蟲尤其是蜱蟲的影響[11]。云嶺牛是中國第一個通過三元雜交培育而成的優良肉牛新品種，其適應能力強、繁殖性能好、成活率高，具有耐熱抗蜱、耐粗飼、飼養期短、育肥性能好、性成熟早等特點，可以適應中國南方高溫高濕的氣候環境[12]。

可見，蜱蟲喜生活在濕熱的多山地區，中國南方多為此類環境，中國北方則平原較多，因此蜱蟲在南方繁殖率較高，生活在南方的瘤牛對蜱蟲以及蜱傳病具有較強的抗病能力。由于錐蟲不適宜生活在高溫地區，在北方繁殖率較高，推測中國北方普通牛品種具有較強的抗錐蟲能力。

3 牛抗蜱蟲病與抗錐蟲病的分子機制

3.1 牛抗蜱蟲病的分子機制

為了有效控制蜱傳病，必須在分子水平上了解蜱蟲相關生理過程。

蜱半胱氨酸蛋白酶抑制分子cystatin是一類抗蛋白酶分子，主要作用于半胱氨酸蛋白酶的抑制調控。研究發現，該因子在蜱的吸血、血液消化、先天免疫以及對宿主免疫調節等生理過程都發揮著重要的作用[13]。此外，半胱氨酸蛋白酶抑制分子還具有抗寄生蟲病和抗癌的作用，比如瘧原蟲引起的瘧疾，cystatin有效抑制半胱氨酸蛋白酶后就可以減弱瘧原蟲降解宿主血紅蛋白的功能，進而減輕疾病效應。

除此之外，不同牛品種感染蜱蟲后所產生的病理變化和體內的抗蟲機制不同。以安格斯牛和婆羅門牛為例，安格斯牛感染蜱蟲后，觀察到其淋巴細胞和血液尿素氮水平增加以及節段性中性粒細胞水平下降，而婆羅門牛則相反，但二者均表現由于蛋白質代謝改變而引起的膽固醇含量增加，在安格斯牛中含量增加最高。

除此之外，有5個基因CCR1(趨化因子C-C基元受體1基因)、TLR5(toll 樣受體5基因)、TRAF6(腫瘤壞死因子受體相關因子6基因)、TBP(TATA框結合蛋白基因)、BDA20(牛皮屑變應原20基因)在蜱蟲侵染后表達增加或穩定，而CXCL8(白細胞介素8基因)、IL-10(白細胞介素10基因)和TNF-α(腫瘤壞死因子α)在蜱蟲侵染后表達則降低或保持不變[14]，這些變化都有助于牛對蜱蟲的抗性。

婆羅門牛可以通過持續組織修復來防止蜱蟲提升其汲取營養物質的能力，而安格斯牛則是LUM基因(基膜聚糖基因)表達水平降低，LUM作為SLRP(富含亮氨酸的低分子蛋白聚糖)中的成員，被認為可以修飾纖維組織并誘導腫瘤特異性細胞外基質形成[15]，所以安格斯牛在錐蟲感染后該基因的低水平表達很有可能是為了防止細胞外基質等區域的病變和惡化來減輕不良影響。且研究顯示變異的基因可以參與阻止對蜱蟲和相關免疫反應所需血粉的長期供應，從而減弱蜱蟲的侵染能力和體內的血液免疫反應，因此LUM基因有作為牛抗蜱蟲生物標志物的潛力，有助于提高牛對蜱蟲的抗性預測，進而利于開發蜱蟲控制新策略的合理方法，提高抗蜱牛選擇程序和預試驗的準確性。

3.2 牛抗錐蟲病的分子機制

錐蟲由媒介傳播并在畜體被叮咬部位繁殖，引起其局部炎癥反應，以淋巴細胞浸潤和血管損害為主，導致淋巴結腫大，隨后錐蟲進入血液和淋巴系統，分裂繁殖擴散至全身，引起貧血、發熱。例如當伊氏錐蟲在病牛體內不斷繁殖時，會破壞牛體內的造血器官，使紅細胞攜帶氧氣的能力下降，嚴重時會誘發牛心力衰竭而死亡[16]。

雖然畜體免疫系統可以產生特異性抗體凝集錐蟲使蟲體數量下降，但錐蟲抗原可發生變異而逃脫宿主的免疫反應，從而造成慢性感染，畜體由于淋巴系統受損，造成肝脾腫大，心肌、心包亦受損；感染晚期主要為中樞神經系統的漸進性損傷，表現為腦膜腦炎和脊髓膜炎，其中腦脊液細胞數主要以單核細胞增多為主，另有少量嗜酸性粒細胞，并此時可檢出錐蟲；感染嚴重者最終傷及腦實質以及全腦，出現脫髓鞘現象和皮質萎縮。

從免疫機制角度來說，寄生蟲于宿主體內寄生與適應過程中，有些獲得了抵制宿主免疫系統清除作用的能力，這種能力被稱為免疫逃避。王莉君等[17]研究表明，IDO(吲哚胺2, 3-雙加氧酶)是一種免疫調節酶，主要通過裂解色氨酸和產生多種代謝產物來調節免疫效應，在寄生蟲感染中參與宿主免疫調控、介導免疫逃逸和免疫應答等過程。

錐蟲寄生于人和動物血液中，免疫逃避機制復雜多樣，主要有兩種機制：第一種是抗原偽裝也稱抗原變異，可以通過表面糖蛋白種類的突變，進而減弱抗原抗體反應從而使宿主免疫應答失效；第二種是分泌DNA酶來破壞機體對其的清除能力，具體機制是當宿主被入侵的病原體刺激后，中性粒細胞和巨噬細胞會發揮其對微生物病原菌的吞噬作用，形成吞噬泡，這是最傳統的清除途徑。后來人們又發現中性粒細胞和巨噬細胞抵御病原微生物的另一種新機制，為主動性死亡過程中釋放體內溶酶體顆粒形成網狀結構以捕捉并殺死病原體，這種網狀結構被稱為胞外陷阱ETS，主要是由DNA以及相關抗菌肽組蛋白和蛋白酶組成，可以殺滅多種病原微生物，首先在中性粒細胞中發現并被命名為NETS，但錐蟲為了逃避其殺傷作用而表達多種DNA酶，降解NETS骨架使其失去吞噬功能。多數錐蟲的基因組中都有表達此類DNA酶的基因，并被命名為TatD-related-Dnase[18]。

非洲恩達馬牛對錐蟲耐受性很強，最主要的兩個表現特征是抗貧血能力和控制寄生蟲增殖能力。貧血是錐蟲感染最突出和一致的臨床癥狀。STOM基因是以人類基因命名的一種罕見溶血性貧血基因，EPB42基因是遺傳性溶血性貧血基因，這兩種基因的突變都會導致不同程度的貧血現象。其中，STOM基因突變會導致遺傳性口形紅細胞增多，口形紅細胞是指其中心淡染區出現口形裂痕而喪失輸氧能力，其機制可能是由于增大了紅細胞內膜面積，紅細胞所處微環境失衡使鈉離子內流增多從而導致膜內鈉離子濃度過高改變其結構，形成口形裂痕造成血紅蛋白損失。此外，STOM基因與惡性腫瘤發生有關；EPB42基因突變會導致其編碼的4.2膜蛋白質失去穩定錨蛋白的能力，進而降低了膜骨架與細胞膜的連接穩定性，由于膜骨架具有穩定細胞膜的作用，最終導致紅細胞膜骨架與脂質雙分子層間的垂直連接減弱，使得細胞膜因無法穩定成型而以微囊泡形式丟失，紅細胞由雙凹圓盤狀變成球形紅細胞[19]，大大降低了其血紅蛋白運輸氧的功能，形成畜體內貧血現象。

對錐蟲耐受性很高的恩達馬牛的STOM基因與EPB42基因的突變體在該牛品種中是完全固定的，也就是說這兩種基因突變頻率越高，越有助于牛抗錐蟲病。以UMD 3.1為參考基因組，對于恩達馬牛而言，STOM基因的第112665146位堿基發生錯義突變，即由A突變為G，相應第48位氨基酸由甲硫氨酸變為纈氨酸；EPB42基因的第38523031堿基也發生錯義突變，即由C突變為T，相應第503位氨基酸由精氨酸變為組氨酸[20]。這兩種基因突變促進牛抗錐蟲的原因，可能在于牛體內與貧血相關的這兩種基因突變導致發生本身溶血性貧血，就可以減輕由于感染錐蟲帶來的貧血效應，進而增強其適應能力，推測這兩種基因突變可以抑制錐蟲產生DNA酶破壞吞噬機制，或促進機體產生半胱氨酸蛋白酶抑制因子，有助于抑制錐蟲生長進而減輕錐蟲病的影響。

非洲恩達馬牛除了貧血相關基因可以促使其抗錐蟲之外，還有HCRTR1基因(增食欲素受體1基因)的突變也能抗錐蟲，HCRTR1基因編碼下丘腦泌素受體A，該受體屬于G蛋白偶聯受體，可以結合鈣離子發揮功能。下丘腦泌素特別是促食素-a，是A受體的內源性配體，可以刺激食物攝入并上調促食素信使RNA。恩達馬牛的HCRTR1區域表現幾乎完全的單倍型純合子，檢測到7個錯義突變[20]，其基因多態性可以上調下丘腦泌素受體和下丘腦泌素，改善恩達馬牛在錐蟲感染后的食欲減退與消瘦癥狀，保持其體重，具有很強的抗病性能，此外，HCRTR1基因編碼區單核苷酸多態性還為利用遺傳標記進行肉牛新品種選育奠定基礎，是提高牛抗錐蟲的有效候選基因[21]。

4 展 望

牛寄生蟲病的種類很多，常從多方面潛在危害動物的健康，不僅阻礙了動物的生長發育，還會降低其生產性能以及產品品質，影響動物機能，造成大規模死亡，嚴重阻滯了畜牧業的發展。牛蜱蟲病可導致貧血、消瘦，造成牛體表局部出血、發炎等繼發癥狀；牛伊氏錐蟲病會侵害宿主的造血器官導致貧血、肢體水腫，導致機體發生低血糖癥和酸中毒。

寄生蟲中間宿主種類多，傳播途徑簡單，感染范圍極強，且不同環境的飼養方式和不同品種的感染情況不同，寄生蟲的致病機理也很多樣化，如變態反應中，錐蟲引起的反應是Ⅱ型細胞毒型，是抗體與結合在細胞膜上的抗原或半抗原相互作用引起的，常常導致紅細胞溶血，引起宿主貧血；而蜱蟲則是Ⅲ型免疫復合型，是在體內形成的蛋白質抗原抗體免疫復合物，沉積于腎小球毛細血管基底膜或其他血管壁后，釋放出溶酶體酶，進而損傷血管壁以及鄰近組織。因此，對寄生蟲習性與病理機制全面研究十分必要，可進一步加深對不同品種牛抗寄生蟲病機理分析，使寄生蟲病防治和抗病品種培育獲得更大突破。