大肠杆菌毒力因子研究进展

大肠杆菌毒力因子研究进展

摘要致病性大肠杆菌的外毒素、黏附素、外膜蛋白（omp）及铁转运系统等毒力因子，无论是在致病机理还是在免疫上都扮演着很重要的角色。综述了毒力因子的生物特性、致病作用、免疫原性及其在疾病防制中的应用，并指出今后的研究方向。

关键词致病性大肠杆菌；毒力因子；研究进展

中图分类号 s852.612 文献标识码a文章编号1007-5739（2008）19-0271-02

大肠杆菌通常栖居在动物的肠道，与宿主呈共生关系；但其致病菌株能引起宿主的局部或全身感染性疾病。由于动物的日龄、饲养条件、免疫状态的不同，其大肠杆菌病的临床表现就有所不同。禽的大肠杆菌病有大肠杆菌性败血症、大肠杆菌性肉芽肿、腹膜炎、脐炎、输卵管炎、关节炎等；猪的大肠杆菌病主要包括仔猪黄痢、仔猪白痢、水肿病等；人的大肠杆菌病主要是人的出血性肠炎。大肠杆菌病给畜禽养殖业造成了巨大的经济损失，也给人类带来了危害，所以对大肠杆菌毒力因子的研究是极其必要的，在大肠杆菌侵袭宿主组织引起其发病的过程中，毒素、黏附素、外膜蛋白等毒力因子相互协调，发挥作用。现将毒力因子的研究进展介绍如下。

1毒素

1.1外毒素

1.1.1外毒素生物特性。外毒素包括类志贺毒素、肠毒素等。其中类志贺毒素一般均由一个ａ亚单位（32kda）和一个5聚体ｂ亚单

位（77kda单聚体）组成。ｂ亚单位是受体结合蛋白，介导与靶细胞膜的结合，致使毒素分子内化。ａ亚单位能酶解生成一个具有催化活性的27kda的a1亚单位，a1发挥ｒｎａｎ2糖苷酶的活性，特异性裂解真核细胞28ｓ rrna，从而抑制细胞蛋白合成过程中的肽链的延伸，致使细胞死亡[1]。对于肠素毒，其可分为2种，一种是热敏肠毒素（lt），另一种是耐热肠毒素（st），2种肠毒素可单独产生，也可同时产生，两者的产生在遗传学上均有质粒控制。

1.1.2外毒素致病作用。①细胞毒素（vt）。类志贺毒素或vero毒素o157一旦粘附到肠黏膜，就会定植和大量繁殖，并分泌大量的细胞外的产物；其中最主要的是志贺毒素，由于该毒素能使vero

细胞病变，因此称为细胞毒素（vt）。emery等[2]在研究鸡、火鸡的大肠杆菌病致病因子时发现在火鸡的分离株中5.7%和鸡的分离

株22.5%可产生vt；鸡、火鸡的分离株不产生毒素。1983年smith 等发现患水肿病猪体内的大肠杆菌能产生vt，现在vt被命名为志贺氏菌样毒素变异体（slt-v），slt-v与红细胞具有特殊的亲和力，毒素对血管作用的时间比较长，从而会损害血管，引起猪的水肿病。

②肠毒素。以断奶后的仔猪的大肠杆菌进行检测，有31.3%的大肠杆菌产生st。根据其是否溶于甲醇可分为st1和st2两类，其中

st1溶于甲醇，可引起乳鼠和乳猪肠腔积液；st2不溶于甲醇，不能引起乳鼠肠腔积液。现在研究还发现35株、17株鸡源大肠杆菌均有3株能产生肠毒素。

1.2内毒素

大肠杆菌内毒素的主要化学成分为糖类和脂类。糖类主要是一些戊糖、己糖、庚糖和氨基糖。不同成分组成的内毒素对动物有不同程度的致病作用。kaitiyar等[3]给10~16周龄来航鸡皮内注射大肠杆菌内毒素，然后用伊文思蓝检测小血管的通透性，发现内毒素可引起产蛋鸡急性死亡，以出血性坏死和血管内凝血为特征；何伟勇等[4]给4周龄肉鸡腹腔注射自制的内毒素，结果发现试验鸡出现一系列病症，主要表现为低头缩颈，翅膀下垂，血液检查发现纤维蛋白原和红细胞数降低，血清白蛋白含量升高。随着攻毒次数的增加，临床症状加重，出现拉稀和死亡，剖检可见心包炎和心包积液。组织学变化为心脏和肝脏淋巴细胞浸润，后期还可见心肌变性，肝细胞坏死，血管内皮肿胀、变性、坏死和脱落。猪水肿病的发生中，大肠杆菌内毒素可能也起到了一定作用。朴永成等用鲎血细胞溶解物试验（tal）检测患水肿病病猪的血清，出现阳性反应，和对照的标准内毒素反应一致。

1.3 在疾病防制中的应用

根据肠毒素的生物特性，可制备lt和st双价苗，此苗通用于各种菌型，st单独存在不具有免疫原性，完整的lt分子和无毒性的ltb 均具有良好的免疫原性，清除st的生物毒性，保留ltb的免疫原性，成为研究的主题。何孔旺等[5]报道，用基因融合的方法把st1的结构基因片段（ser54-val72）连在stb基因的下游且处于同一个阅读框架内，构建了3种不同的ltb-st1，st1的融合基因，许崇波等[6]将ltb基因融合在pre-st 基因的3′末段，表达的

pre-st-ltb融合蛋白同样具有良好的st 和ltb免疫原性，也无st 的生物毒性。随后他们又构建了大肠杆菌肠毒素st-ltb融合基因，并进行了高效表达研究；在此基础上，他们又进行了表达st-ltb

融合蛋白工程菌株及表达产物st-ltb融合蛋白的免疫原性研究，结果获得了良好的免疫效果。

2黏附素

2.1生物特性

黏附素是生物定殖的基础，也是细菌致病感染的先决条件。具有粘附作用的细菌结构成分都属于黏附素，一般都是细菌表面的一些大分子结构成分，主要是革兰氏阴性菌的菌毛，其次是非菌毛黏附素，如某些外膜蛋白（omp）以及革兰氏阳性菌的脂磷壁酸（lta）等。

2.2致病作用

大肠杆菌具有ⅰ型和ⅳ型菌毛。现已经知道：在禽类上，一些致病性大肠杆菌能与上皮细胞膜上的特异性碳水化合物受体相结合，这些致病性大肠菌在鸡的气管表达为ⅰ型菌毛；甘露糖抵抗血凝性菌毛能吸附于鸡的气管和喉头的上皮细胞。而无菌毛的病原菌不能黏附于气管黏膜，容易被气管的分泌物及纤毛的摆动所清除，所以没有致病性。在猪上，大肠杆菌具有黏附特性的菌毛主要有k88、k99、987p、f41等。此类菌毛与仔猪腹泻有密切的关系，主要原因是产肠毒素性大肠杆菌（etec）侵入宿主后，必须依靠菌毛才能黏附于小肠黏膜上皮细胞绒毛边沿的受体上，经黏附定居后，发挥空间阻遏作用，不被肠蠕动或分泌物的清洗而排除，然后大量繁殖，并分

泌肠毒素，导致细胞吸收障碍，引起腹泻，甚至死亡；此类大肠杆菌如失去生成菌毛的能力，就不能致病。周碧君等[7]还对仔猪腹泻源大肠杆菌贵州株k88菌毛进行了研究，结果表明其所产k88菌毛的血凝谱能凝集豚鼠和鸡红细胞，能介导细菌黏附于仔猪离体肠上皮细胞，这种黏附作用能被特异的k88抗血清阻断。

2.3在疾病防制中的作用

大肠杆菌的菌毛是一种能够被免疫系统识别的特异蛋白质，为疾病的防治奠定了重要的基础。现在，对具有黏附性菌毛大肠杆菌的致病机理已经比较清楚了。像研制成功的全菌体疫苗、纯化菌毛疫苗都能将定居因子k88、k99等与其特异性受体结合，使致病菌无法定居。对于禽致病菌，现研制成功的多价菌苗油乳剂疫苗有效地保护鸡抵抗同源菌株对鸡气囊攻毒。目前利用基因工程技术生产的黏附性疫苗和大肠杆菌制作的工程苗在疾病防制中发挥了极大的作用。

3外膜蛋白

3.1致病作用

外膜蛋白omp主要是由质粒编码来调控的。大肠杆菌的omp因菌株不同其毒力也不同，许多研究表明：40.7kda和2.88万个2种蛋白可能在大肠杆菌败血症致病中起了一定的催化作用[8]。大肠杆菌的omp的致病作用主要通过以下2个途径实现的。首先，外膜蛋白可以帮助细菌逃逸机体的免疫防御。在一般情况下，细菌不易通过生理屏障。近来发现，引起新生儿脑炎的大肠杆菌的ompa在脑微