豬鏈球菌流行病學(xué)及亞單位疫苗研究進展

文│段培培（遼寧省朝陽市動物疫病預(yù)防控制中心）

豬鏈球菌（Streptococcus suis，S.suis）是世界范圍內(nèi)流行的主要的豬病原體之一，給養(yǎng)豬業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失。S.suis也是一種新興的人畜共患病原體，會給人類帶來嚴(yán)重的疾病甚至死亡。在豬和人身上，S.suis可引起敗血癥、肺炎、心內(nèi)膜炎、關(guān)節(jié)炎和腦膜炎，并有不可逆的后遺癥。2005年在中國暴發(fā)的S.suis感染導(dǎo)致了大量的人類發(fā)病和死亡，促使全球?qū).suis的研究增加。近年來，S.suis在病原學(xué)、基因組學(xué)、毒力基因挖掘、流行病學(xué)和疫苗研究等方面取得了重要進展。

一、豬鏈球菌流行病學(xué)

S.suis是一種影響豬生產(chǎn)性能的疾病，通常發(fā)生在10周齡以下的仔豬身上。S.suis是一種早期定植菌，即豬只在出生時或出生后不久就被定植，并成為正常菌群的一部分，這就使根除策略變得異常復(fù)雜。這種細菌通常存在于豬的上呼吸道，在基因上具有高度多樣性。

之前的研究中，根據(jù)細菌周圍莢膜多糖結(jié)構(gòu)的不同，S.suis被分為35種血清型，包括血清型1/2和1-34，然后由于血清型32和34被重新分類而減少到33種。2013年，科學(xué)家提出從S.suis分類群中去除S.suis血清型20、22、26和33。因此，目前有29種真正的S.suis血清型。其中，血清2型在人和豬感染中最普遍，但也有由血清型4、5、9、14、16、21、24和31引起病例的報告。這29種血清型盡管分布可能因地理位置而存在一定差異，但從病豬中分離出的S.suis大多數(shù)屬于血清型1至9、1/2和14。其中，血清型2、3和9在歐洲和亞洲占主導(dǎo)地位。在北美，病豬中記錄了多種血清型，如血清型2、3、1/2、4、7和8。為了更好地了解S.suis復(fù)雜的流行病學(xué)，Denich等人在加拿大進行了一項研究，觀察到血清型9、2或1/2在臨床病例的全身部位最常見。臨床病例上呼吸道部位血清9型的檢測與全身部位血清9型的檢測呈正相關(guān)。然而，從病例上呼吸道部位的康復(fù)血清型與對照組之間沒有發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)。非分型菌株也經(jīng)常被檢測到。這項研究證實，在北美的商業(yè)豬生產(chǎn)中可以發(fā)現(xiàn)多種S.suis血清型。關(guān)于南美豬感染的流行病學(xué)信息有限?，F(xiàn)有研究表明，患病血清型以2或1/2型為主，其次為3、7、1（或14）型、6、8、18、28和27型。除了S.suis對養(yǎng)豬業(yè)的影響外，在過去幾年中報告的人類病例數(shù)量大幅增加。西歐、北美和南美、非洲、澳大利亞、新西蘭、印度、日本以及其他幾個東亞和東南亞國家，特別是中國、越南和泰國，都報告了人類S.suis病例。在這些區(qū)域，屠宰場和菜市場對生豬肉產(chǎn)品的食品安全控制質(zhì)量差被認為是人類感染的一個主要原因。因此，應(yīng)大力宣傳食品安全、衛(wèi)生和健康教育，以減少S.suis對人類的威脅。

S.suis的水平傳播主要經(jīng)口鼻途徑發(fā)生，通過氣溶膠傳播。有研究者認為，將攜帶潛在致病菌株的豬只引入畜群是導(dǎo)致疾病暴發(fā)的因素之一。研究結(jié)果表明，降低豬只的引入頻率可以作為S.suis防控的一種策略，然而，進一步了解疾病傳播機制對于實施和優(yōu)化防控戰(zhàn)略至關(guān)重要。

二、豬鏈球菌亞單位疫苗研究

目前，S.suis的免疫接種主要是使用商業(yè)或自體全菌滅活疫苗。隨著S.suis流行病學(xué)復(fù)雜性的增加，對該病的防控愈發(fā)困難，特別是“疫苗免疫失敗”也很常見。在感染了S.suis不同菌株或血清型的豬群中，需要使用多價疫苗或能提供強交叉免疫保護的疫苗來充分控制感染。傳統(tǒng)的全菌滅活疫苗不能滿足這一條件，而基于不同血清型保守蛋白構(gòu)建的亞單位疫苗，如果能抵御異源血清型菌株的攻擊，在臨床實踐中則更具應(yīng)用前景。因此，“通用”保護性抗原的鑒定無疑將有助于這類新型疫苗的開發(fā)。

1.亞單位疫苗研究現(xiàn)狀。在過去幾年中，具有抗原性或免疫原性的S.suis分子已被報道，其中大多數(shù)是通過免疫蛋白組學(xué)發(fā)現(xiàn)的，這些研究使用的是感染豬或人的康復(fù)血清和/或?qū)嶒炇疑a(chǎn)的免疫血清。除了少數(shù)幾項關(guān)于血清9型的研究外，基于免疫蛋白組學(xué)的研究主要涉及血清2型S.suis。除了這種方法外，也有報道使用體內(nèi)誘導(dǎo)抗原技術(shù)鑒定血清2型抗原的。最近的一項研究解決了對更全面的血清型間分析的需求，該研究進一步確定了歐洲最流行的S.suis血清型所共有的一組表面蛋白?；谒鼈冊诰?血清型之間的分布，以及它們與細菌表面抗體的反應(yīng)性或能夠被免疫血清識別，這些新蛋白質(zhì)/分子已被提議作為候選疫苗。目前已針對一些蛋白的免疫原性進行了評估，其他蛋白已使用體外調(diào)理吞噬試驗進行了測試，但只有少數(shù)蛋白在小鼠和豬保護模型中進行了試驗。然而，這些蛋白抗原的使用是否符合疫苗制劑的現(xiàn)行法規(guī)和可行性仍有待進一步評估。例如，其中一些免疫研究使用了弗氏完全佐劑（FCA），已知這種佐劑具有劇毒并與多種病變相關(guān)。因此，F(xiàn)CA的使用高度局限于抗體的研究生產(chǎn)，對這種佐劑的不良反應(yīng)阻礙了它在美國獲得人藥或獸藥的許可。由于FCA的免疫刺激能力尚未被任何佐劑所超越，因此幾種所述S.suis蛋白抗原的免疫原性和保護潛力仍有待證實。

盡管大多數(shù)抗原蛋白已根據(jù)其在不同菌株中的表達被選為候選疫苗抗原，但只有極少數(shù)抗原已被分析其誘導(dǎo)交叉保護的能力。33和128kDa的免疫原性蛋白對小鼠的同源血清2型菌株提供了保護，但對異源（不同的ST）血清2型菌株只有部分或沒有保護。由于亞單位疫苗的目標(biāo)是找到一種通用的保護性抗原，因此迫切需要進行交叉保護研究。然而，除報道的血清型1、2、1/2、3、7和14的小鼠感染模型和僅針對血清型2和9的幾種豬感染模型外，由于缺乏大多數(shù)S.suis血清型的動物模型，這在一定程度上對研究進展產(chǎn)生了影響。

2.幾種保護性抗原研究進展。

最初研究的抗原蛋白主要是S.suis毒力相關(guān)因子EF、MRP和SLY，在使用不同免疫方案和動物模型的幾項研究中，這三種蛋白已被證明具有高度的免疫原性。由于三種蛋白在多種血清型中分布，有人認為這些保護性抗原可能具有交叉保護性。MRP和EF可以作為亞單位疫苗的保護性抗原的第一個證據(jù)是由Wisselink等人報道的。MRP和EF亞單位聯(lián)合疫苗能夠保護豬抵抗MRP＋EF＋表型的強毒血清2型菌株的攻毒，而僅含有MRP或EF的疫苗都沒有保護作用。然而，MRP和EF亞單位聯(lián)合疫苗獲得的保護水平取決于所使用的佐劑。最近，一種表達截斷MRP的重組病毒在小鼠模型中被用作疫苗載體。觀察到抗MRP抗體滴度顯著增加，但即使在接種三劑疫苗后也只能獲得部分保護。用Diluvac ForteR佐劑配制的純化SLY完全保護小鼠免受同源菌株攻毒。用同樣的SLY配方免疫的三頭仔豬攻毒后提供部分保護。另一項研究顯示，盡管SLY與FCA配合能產(chǎn)生高水平的IgG，但對小鼠僅具有部分保護作用。Du等人研究表明，用重組非溶血性SLY突變體免疫小鼠可誘導(dǎo)高水平抗體，并減少攻毒引發(fā)的炎癥反應(yīng)，然而，在該模型中未評估保護作用。從這些觀察結(jié)果可以得出結(jié)論，針對MRP、EF和/或SLY的高水平抗體并一定提供保護，它們作為亞單位疫苗的使用仍然存在爭議。上述研究也未能誘導(dǎo)對血清9型的保護。事實上，由于這些蛋白在致病性血清2型菌株中并不廣泛存在，除非與其他更“通用”的免疫原性蛋白結(jié)合，否則它們作為交叉保護亞單位疫苗的用途是有限的。

Li等鑒定了一種110kda的蛋白，命名為“表面抗原1”，即Sao，它表現(xiàn)出革蘭氏陽性細菌膜錨定表面蛋白的典型特征，并與臨床感染2型S.suis的康復(fù)期豬血清反應(yīng)。一種Sao特異性抗體能夠與33種S.suis血清型中的28種和26種血清2型分離物中的25種反應(yīng)，表明其在S.suis中高度保守。因此，Sao成為一種有吸引力的亞單位疫苗候選。在首次免疫研究中，使用emulsign - plusR配制的Sao被證明具有高度的免疫原性，但所產(chǎn)生的抗體對血清2型S.suis沒有保護作用。對IgG同型的評估表明，雖然在Sao免疫的動物血清中誘導(dǎo)了IgG1和IgG2同型，但在該疫苗方案下，IgG1反應(yīng)優(yōu)于IgG2反應(yīng)。在第二項研究中，Sao與Quil-A佐劑聯(lián)合使用，成功地在小鼠和豬中預(yù)防血清2型S.suis。在這種情況下，Sao誘導(dǎo)的抗體對S.suis具有調(diào)節(jié)活性，并部分保護豬對S.suis的氣溶膠感染。盡管Sao作為一種通用亞單位疫苗對大多數(shù)S.suis血清型誘導(dǎo)保護的有效性仍有待評估，但該蛋白是迄今為止惟一被證明能誘導(dǎo)交叉保護的抗原成分。

研究顯示，添加抗CPS的抗體可增加體外調(diào)理吞噬作用和吞噬細胞對細菌的殺傷，表明CPS特異性抗體反應(yīng)具有很高的保護潛力。CPS突變株接種后的保護性降低表明，針對CPS的抗體可能在對S.suis感染的完全保護中發(fā)揮一定作用。然而，CPS是一種較差的免疫原性分子，因為它會干擾宿主先天免疫系統(tǒng)的激活。一項在小鼠和豬身上進行的S.suis臨床感染過程中體液適應(yīng)反應(yīng)的研究表明，針對CPS的抗體反應(yīng)非常低。事實上，主要的CPS特異性反應(yīng)是由低IgM滴度和缺乏IgG產(chǎn)生組成的。因此，開發(fā)一種旨在產(chǎn)生抗CPS抗體的疫苗無疑是一個挑戰(zhàn)。實際上，豬的免疫試驗表明，反復(fù)注射純化CPS或減毒活疫苗導(dǎo)致誘導(dǎo)的CPS特異性抗體滴度非常低。有趣的是，應(yīng)用一種疫苗在母豬中誘導(dǎo)了抗CPS的抗體，但在仔豬中沒有。眾所周知，對T細胞獨立抗原的反應(yīng)在年輕人中是有限的。因此，動物的年齡可能是CPS疫苗應(yīng)用的另一個障礙。盡管如此，CPS仍然是一種有希望的候選疫苗抗原。由于CPS是S.suis的核心抗原，它有可能作為一種候選疫苗，普遍預(yù)防同一血清型內(nèi)的所有菌株。這種疫苗將是血清型特異性的，但報道的1/2、2和1血清型交叉反應(yīng)除外。因此，如何克服其較差的免疫原性是面臨的主要挑戰(zhàn)。

三、結(jié)語