空腸彎曲菌的致病性及防治研究進展

韓依辛，魏琦麟，邱 菲，袁明貴，唐興剛，康樺華，徐志宏*，向 蓉,3*

(1.仲愷農業(yè)工程學院動物科技學院，廣東廣州 510225；2.廣東省農業(yè)科學院動物衛(wèi)生研究所/農業(yè)農村部獸用藥物與診斷技術廣東科學觀測實驗站/廣東省畜禽疫病防治研究重點實驗室，廣東廣州 510640；3.嶺南現代農業(yè)科學與技術廣東省實驗室茂名分中心，廣東茂名 525000)

空腸彎曲菌(Campylobacterjejuni)是一種十分重要的食源性人獸共患致病菌，為革蘭氏陰性微需氧菌，彎曲桿菌屬；具有多形性，可呈螺旋形、弧形或S形；沒有芽孢，一端或兩端有鞭毛且只有1根，在大氣或厭氧環(huán)境中不生長。自20世紀70年代首次被發(fā)現以來，空腸彎曲菌和其誘發(fā)病已成為近50年來的研究熱點。它是引起人與動物腹瀉的重要原因之一[1]。

空腸彎曲菌在很多動物中屬于正常攜帶細菌，但會在動物出現應激反應或是免疫力下降時導致發(fā)病，如牛、羊、豬等[2-4]。世界衛(wèi)生組織已將空腸彎曲菌列為最常見的食源性致病菌之一，也有研究報道稱它將成為下一個沙門氏菌[5]。人類主要通過飲食(污染水源、生牛奶及未熟的肉制品)或與動物直接接觸而感染[1]。空腸彎曲菌的致病機制中有很多毒力因子參與，其中含有鞭毛、趨化因子、黏附力以及侵襲力、定植力、毒素等等。各種毒力因子共同調控空腸彎曲菌的致病過程，在感染的不同階段發(fā)揮作用。毒力基因的表達受外界環(huán)境和機體環(huán)境的影響，表現出差異性。因此，空腸彎曲菌的致病機理十分復雜。本文對空腸彎曲菌的致病性、致病機制以及防治手段進行了闡述，為日后更好地防治空腸彎曲菌奠定基礎。

1 致病性

1.1 感染人

人感染空腸彎曲菌最典型的臨床癥狀為急性胃腸炎、腹瀉等，其中腹瀉包含3種臨床形式，第1種是與糞便白細胞和血液存在相關的痢疾形式，第2種是間歇性大便不成形，第3種則是水樣腹瀉[6]。多數可以自愈，少數會伴有并發(fā)癥。許海燕[7]于2005年-2006年間對揚州市3所醫(yī)院的共2 962名腹瀉患者的糞便進行檢測，分離到143株空腸彎曲菌。黃紅等[8]于2011年-2012年間對上海市浦東新區(qū)13家監(jiān)測點醫(yī)院的共2 532份腹瀉患者樣本進行了檢測，共分離到空腸彎曲菌106株，且耐藥情況相當嚴重。劉敏等[9]于2018年對深圳市南山區(qū)150名腹瀉患者的糞便進行檢測，150份糞便樣本共分離到14株空腸彎曲菌。感染空腸彎曲菌的某些患者會出現部分神經癥狀，首先是兩腿無力，數天或數小時后由下肢上升到整個軀干，這種癥狀稱為格林-巴利綜合征(Guillain-Barre syndrome，GBS)，GBS是一種以周圍神經和神經根的脫髓鞘病變及小血管炎性細胞浸潤為病理特點的自身免疫性周圍神經病，又稱為吉蘭-巴雷綜合征[10]。最常見的感染原因就是含有wlaN基因的空腸彎曲菌感染導致，wlaN基因是空腸彎曲菌的一個毒素調節(jié)基因，與脂寡糖(lipo-oligosaccharides，LOS)的合成有一定關系，其造成的感染約占總感染數的30%，腹瀉為前驅癥狀的患者為空腸彎曲菌感染的概率更是高達85%。該病的臨床癥狀主要是上升性麻痹，嚴重時呼吸肌麻痹導致死亡[11]。格林-巴利綜合征還有一種變異型，稱為米勒-費雪綜合征(Miller-Fisher syndrome，MFS)，米勒-費雪綜合征占GBS的5%，病理現象是腦干的腦神經核體功能缺損。一旦大腦上核功能異常，患者就會出現動眼神經麻痹或運動障礙，如果下核受損則會出現吞咽困難等癥狀[12]。

1.2 感染動物

1.2.1 家畜 空腸彎曲菌能夠引起各年齡段豬發(fā)熱、腹瀉等癥狀，豬感染空腸彎曲菌又被稱為空腸弧菌病，仔豬發(fā)病率高于成年豬，主要引起腹瀉為特征的腸炎，臨床表現為嘔吐、排水樣糞便，嚴重會導致脫水死亡[13]?？漳c彎曲菌也能感染牛和羊，引起牛、羊的流產，甚至垂直傳播影響胎兒。Boes J等[14]對247個育肥豬群的盲腸樣本進行檢測，其中有21個豬群分離出空腸彎曲菌，其分離率為8.5%，且主要癥狀為腹瀉。奶牛場中的奶牛感染空腸彎曲菌也會導致奶制品被污染，Bianchini V等[15]對意大利洛迪省的282個奶牛群的散裝罐生鮮牛奶進行了檢測，存在空腸彎曲菌污染情況的占12%。

1.2.2 家禽 該菌感染雞導致禽彎曲桿菌性肝炎，主要特征為壞死型肝炎伴發(fā)脂肪浸潤，可發(fā)生于各年齡段的雞。空腸彎曲菌在感染雞或鴨后，其生產的蛋殼也會攜帶空腸彎曲菌，成為其傳播的途徑之一，Nematollah J等[16]對100份雞蛋殼和60份鴨蛋殼進行了檢測，分別在7份雞蛋殼和3份鴨蛋殼中檢測出空腸彎曲菌。這一檢測結果增加了對空腸彎曲菌感染者感染途徑的了解。雞在感染空腸彎曲菌后，其腸道內的物質也會發(fā)生一些改變。Awad W A等[17]通過研究表明，雞在感染空腸彎曲菌后空腸中葡萄糖攝入量顯著減少，并且回腸食糜中脯氨酸、亮氨酸、精氨酸、絲氨酸等氨基酸的可用性也有一定程度的降低。

1.2.3 野生動物 野生動物中鳥類因為其流動性強，且大多數從河水中鑒定出的空腸彎曲菌為與野生鳥類相關的菌株等特點，其空腸彎曲菌的攜帶狀態(tài)受到了廣泛的關注[18]。但對野生動物中,中小型哺乳動物的空腸彎曲菌攜帶狀態(tài)關注較少。Du J等[19]對北京市區(qū)和北京郊區(qū)的33種共520只野生鳥類中分離出了57株空腸彎曲菌，檢出率為10.9%。Vogt N A等[20]對加拿大安大略省的5個養(yǎng)豬場和5個保護區(qū)內的627只浣熊進行了采樣，共采集了1 096份樣品，其中陽性檢出率為46.3%。

2 致病機制

空腸彎曲菌的主要致病機制可以分為鞭毛系統(tǒng)、趨化系統(tǒng)、黏附蛋白、外毒素以及內毒素五大系統(tǒng)，其中鞭毛系統(tǒng)和趨化系統(tǒng)負責空腸彎曲菌的運動能力，黏附蛋白負責其侵襲和定植能力，外毒素和內毒素作為其感染動物的關鍵，五大系統(tǒng)的共同作用，形成了空腸彎曲菌復雜的致病體系[21]。

2.1 鞭毛系統(tǒng)

鞭毛是空腸彎曲菌重要的表面抗原，由基體與鞭毛鉤等多種蛋白質組成,其中鞭毛素亞單位是基本組成單位，是突出在細菌表面鞭絲的主要成分[22]。其鞭毛的超微結構末端呈圓錐體樣，稍尖，頂端明顯地呈吸盤樣結構，是主要的抗原決定因子[23]。鞭毛微絲由兩個大小接近約1.7 kb且高度同源的基因flaA和flaB編碼，兩者的同源性為95%，兩者受不同的啟動子調節(jié)進行轉錄，flaA的啟動子為σ28；flaB的啟動子為σ54[23]。訾臣等[24]對不同空腸彎曲菌菌株進行分析，發(fā)現不同菌株的flaA基因序列存在差異，且差異主要存在于序列的中間區(qū)域。因此認為flaA基因中間的可變區(qū)具有血清特異性，與免疫反應有關，基因的變異會導致致病能力的改變。近年來，對另一種影響鞭毛合成和空腸彎曲菌運動性的關鍵蛋白FlhF的研究日益增多，其缺失會導致鞭毛喪失，從而導致空腸彎曲菌的運動力喪失，但其機制尚未完全清楚。LI X F等[25]用RNA-Seq、EMSAs、ChIP-qPCR和β-半乳糖苷酶等方法研究了FlhF與鞭毛合成相關基因的相互作用，發(fā)現FlhF可能通過與鞭毛基因啟動子的結合直接調控鞭毛基因的轉錄。

2.2 趨化系統(tǒng)

趨化蛋白(chemotaxis protein)負責將感受信號從化學感受器傳送至鞭毛。共有4種核心趨化基因，即cheA、cheY、cheV、cheW，簡稱為cheVAWY。如果任何一個核心趨化基因失活，都會導致趨化運動受損[26]。Cha G等[27]描述了2個可以特異性激活cheV、cheA、cheW轉錄的調控基因并將其命名為cheP和cheQ，其中cheP可以促進cheQ和cheVAW的結合，而cheQ的進一步結構表征揭示了一種新的具有強正表面電荷的折疊結構，使得cheQ能夠與DNA結合。cheA和cheY協(xié)同作用可以改變鞭毛運動旋轉，首先是cheA發(fā)生自磷酸化，之后cheA再將磷酸基團轉移至cheY，使cheY磷酸化，而磷酸化的cheY與鞭毛開關相互作用從而改變鞭毛運動旋轉[28]。

黏附蛋白(PEB1)存在于所有空腸彎曲菌的表面，由peb1A基因編碼，是營養(yǎng)素ABC轉運系統(tǒng)的一個主要接合成分[29]。研究結果表明，PEB1直接參與空腸彎曲菌的黏附入侵過程，在致病過程中起著重要作用，是空腸彎曲菌侵襲腸道的重要致病因子,其中PEB1的A位點加強了其對腸上皮細胞的侵襲和定植能力[30]。Liu L等[31]通過表位預測分析得出了PEB155-72aa、PEB197-114aa、PEB1211-228aa這3種具有良好免疫原性和免疫保護效果的特異性B細胞免疫優(yōu)勢表位，可以誘導B細胞介導的體液免疫應答，為空腸彎曲菌疫苗研發(fā)提供了數據支持。

2.3 外毒素

2.3.1 細胞致死性膨脹毒素 細胞致死性膨脹毒素(cytolethal distending toxin，CDT)是一種細菌蛋白毒素，其作為外毒素存在于空腸彎曲菌、副豬嗜血桿菌、伴放線放線桿菌等細菌當中，它能夠使Vero和HeLa細胞膨脹，2 d～4 d后發(fā)生崩解。是目前唯一一種可以導致真核細胞分裂前期、靜止期DNA雙鏈斷裂的細胞毒素,對熱敏感，胰酶易使其失活[32]。由cdtA、cdtB、cdtC分別編碼的CdtA、CdtB、CdtC組成。cdtB為活性單位，cdtA和cdtB為結合單位，CdtA和CdtC能夠與細胞膜作用使全毒素穿越細胞膜，并附著在富含膽固醇的微結構域上，從而增強CdtB進入細胞的能力，是CdtB進入細胞的關鍵，而CdtB能切斷宿主細胞的DNA雙鏈，并且通過研究發(fā)現CdtA和CdtC能夠與HeLa細胞特異性結合，但是CdtB則不能[33]。Morales W等[34]通過建立大鼠腸易激綜合征(irritable bowel syndrome，IBS)模型，確定了CdtB在空腸彎曲菌感染中的重要作用，注射CdtB的大鼠血清抗CdtB抗體增加，大鼠在感染后出現了IBS樣表型。

2.3.2 細胞緊張性腸毒素 細胞緊張性腸毒素(cytotonic enterotoxin，CE)又可稱為腸毒素(enterotoxin)或霍亂樣腸毒素(Cholera-like enterotoxin，CE)，對熱敏感，56 ℃ 30 min即可滅活，100 ℃加熱15 min即可完全失活，其活性在pH為6時最高，pH小于3.0或大于9.0可使其喪失活性，不裂解紅細胞，對木瓜蛋白酶敏感，對胰酶不敏感[35]。通過研究表明，CE會導致感染動物的腸道袢積液，是造成水樣腹瀉的重要原因[36]。Scarcelli E等[37]對從比利時腸炎患者中分離出的菌株進行研究發(fā)現，這些菌株產生CE的比例高達80%～100%，無癥狀的人源菌株產生率為30%。

2.4 內毒素

內毒素為革蘭氏陰性菌獨有，是革蘭氏陰性菌在裂解后釋放到體外的脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)，一般認為空腸彎曲菌的脂多糖由脂質A、核體和O抗原組成。不同菌株之間會存在糖組分和O抗原的差異[38]。近些年的研究表明更多的空腸彎曲菌只合成缺乏O抗原的脂寡糖(lipo-oligosaccharides，LOS)?？漳c彎曲菌引起的急性感染中，其內毒素具有免疫和內毒素活性，在釋放之后除了可導致急性腸炎外還會引發(fā)一系列并發(fā)癥[39]。在Hussain A M等[40]的研究中，發(fā)現了一例感染空腸彎曲菌后并發(fā)Bickerstaff’s 腦干腦炎(Bickerstaff’s brain stem encephalitis，BBE)的病例，在出現BBE癥狀之前表現為空腸彎曲菌相關癥狀的腹瀉，并由空腸彎曲菌特異性IgM抗體證實。

3 空腸彎曲菌的防治

3.1 抑菌性研究

空腸彎曲菌作為近年來關注熱度較高的人獸共患食源性致病菌，其導致的污染對食品及人的健康造成了不小的影響，如何防治空腸彎曲菌也成為了近年來該菌的研究重點，其中田琦等[41]發(fā)現茶多酚及丁香酚均對空腸彎曲菌具有抑菌作用，且最小抑菌濃度分別為40 mg/mL和0.001 25 mg/mL，食鹽濃度和pH對兩者有協(xié)同作用，在食鹽濃度1.5%～2%之間或偏堿環(huán)境都會提高兩者的抑菌效果。肉桂精油(cinnamon essential oil,CEO)是一種對空腸彎曲菌有良好抑菌作用的物質，Cui H等[42]通過粒徑分布、Zeta電位分布以及熒光光譜等方法對控釋酪蛋白和肉桂精油納米球對空腸彎曲菌的抗菌能力進行了驗證，結果表明在4 ℃和25 ℃情況下,空腸彎曲菌的數量分別從4.30 logCFU/g降至0.86 logCFU/g和4.30 logCFU/g降至2.46 logCFU/g。其抗菌效果十分顯著。

3.2 疫苗研究

疫苗免疫作為預防疾病的一種重要手段，其具備特異性強、高效，成功率高等特點被應用于許多細菌性、病毒性以及寄生蟲性疾病，近些年應用于預防空腸彎曲菌感染的疫苗研究也一直在進行，但還并未出現商用化疫苗。Vohra P等[43]使用空腸彎曲菌能夠識別黏附基質分子的微生物表面成分FlpA毒力蛋白作為預防雞空腸彎曲菌的疫苗，在107CFU的兩項試驗中，所有接種疫苗的雞均檢測到IgY水平升高，但空腸彎曲菌對雞盲腸的定植水平并未明顯減少。Vandeputte J等[44]開發(fā)出一種使用13株空腸彎曲菌和大腸埃希氏菌株的菌苗，以及一種使用6種免疫優(yōu)勢彎曲菌抗原的亞單位疫苗，并將其分別應用于蛋雞的免疫，使蛋黃中IgY保持了長期的高水平，再將這些蛋黃作為添加劑添加進飼料中，其中菌苗誘導的抗體使空腸彎曲菌在雞中的總定植率從78%下降到15%，亞單位疫苗誘導的抗體使總定植率下降到44%，差異顯著。之后Vandeputte J等[45]還使用這兩種疫苗進行卵內接種，期望減少空腸彎曲菌對肉雞的感染，但效果并不理想。

3.3 預防

由于空腸彎曲菌其食源性的特性，目前階段預防空腸彎曲菌最主要的方法就是控制屠宰環(huán)節(jié)、運輸環(huán)節(jié)，嚴格遵循屠宰及運輸標準，盡量減少可能出現的污染，在食用肉制品時也一定要保證完全煮熟，并且使用安全的水源[46]。

4 小結

綜上所述，空腸彎曲菌在許多動物中屬于正常攜帶細菌，在畜禽中也有著很高的感染率，而人也會通過畜禽產品以及飲水感染，是近年來引起人腹瀉的一種主要的食源性致病菌，并且還能夠引起格林-巴利綜合征以及米勒-費雪綜合征等對人體有著極大危害的并發(fā)癥，目前已經成為國際上最受關注的食源性致病菌之一。

空腸彎曲菌的毒力基因較多，致病機制也是毒力基因共同作用的結果，雖然目前對空腸彎曲菌的致病機制和如何防治有了初步的研究，但是由于其抗原成分和毒力因子較為復雜，現階段并不能確定具體是哪種毒力因子在致病過程中占據主導地位，對于每個毒力基因的具體功能和合成途徑等，還需要進一步深入研究。