胸膜肺炎放线杆菌RTX毒素与宿主的相互作用
炭疽
[临床表现]
• 潜伏期一般为1～5日，也有短至12 小时，长至2周。
•
皮肤炭疽 约占98%，病变多见于面、颈、肩、手 和脚等裸露部位皮肤。初为斑疹或丘疹，次日出现水 疱，内含淡黄色液体，周围组织硬而肿胀。第3～4日中 心呈现出血性坏死稍下陷，四周有成群小水泡，水肿区 继续扩大。第5～7日坏死区溃破成浅溃疡，血样渗出物 结成硬而黑似炭块状焦痂，痂下有肉芽组织生成（即炭 炭块状焦痂 疽痈）。焦痂坏死区直径大小有等，其周围皮肤浸润及 水肿范围较大。由于局部末梢神经受压而疼痛不著，稍 有痒感，无脓肿形成，这是炭疽的特点。以后随水肿消 退，黑痂在1～2周内脱落，逐渐愈合成疤。起病时出现 发热（38～39℃）头痛、关节痛、周身不适以及局部淋 巴结和脾肿大等。 • 少数病例局部无黑痂形成而呈大块状水肿（即恶 性水肿），其扩展迅速，可致大片坏死，多见于眼睑、 颈、大腿及手等组织疏松处。全身症状严重，若贻误治 疗，预后不良。
图为显微镜下的炭疽热病菌(中国日报网站图片)
图注：炭疽芽胞杆菌的前牙胞，：牙胞胞质体（SCp），芽胞细 胞膜(SM)，芽胞细胞壁（SW）外芽胞壁（OSW），外芽胞膜 （OSM），芽胞母细胞质（SMp），芽胞母细胞膜（SMM）和 芽胞母细胞壁（SMW） 超薄切片，×63 000
图注：炭疽芽孢杆菌的芽胞：芽胞细胞质（SMp），芽胞类核 （SN），芽胞细胞膜（SM），芽胞细胞壁（SW），芽胞皮层 （SCt），外芽胞膜（OSM），和芽胞壳（SC） 超薄切片， ±81 000
[发病原理]
炭疽杆菌从损伤的皮肤、胃肠粘膜及呼 吸道进入人体后，首先在局部繁殖，产生毒素 而致组织及脏器发生出血性浸润、坏死和高度 水肿，形成原发性皮肤炭疽、肠炭疽的肺炭疽 等。当机体抵抗力降低时，致病菌即迅速沿淋 巴管及血管向全身扩散，形成败血症和继发性 脑膜炎。皮肤炭疽因缺血及毒素的作用，真皮 的神经纤维发生变化，故病灶处常无明显的疼 痛感。炭疽杆菌的毒素可直接损伤血管的内皮 细胞，使血管壁的通透性增加，导致有效血容 量减少，微循环灌注量下降，血液呈高凝状 态，出现DIC和感染性休克。
某理工大学《微生物学教程》考试试卷(3899)
某理工大学《微生物学教程》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（230分，每题5分）1. 微生物有极广的碳源谱，它不论对整个微生物界整体或对个别微生物种来说，都是一致的。
（）答案：错误解析：碳源谱是把所有微生物当作一整体时其可利用的碳源范围，而不是针对某个别微生物种。
2. 当今研究表明：所有的细菌都是肉眼看不见的。
（）答案：错误解析：费氏刺尾鱼菌的细胞长度可以达到200～500μm，是肉眼可见的大型细菌。
3. 转座子可自主复制，因此在不同细胞间传递时不需要载体。
（）答案：错误解析：转座子在细胞内可进行自主复制，但在不同细胞间传递时也需要载体。
4. 呼吸链中的细胞色素系统只能传递电子而不能传递质子。
（）答案：正确解析：呼吸链中的细胞色素系统能传递电子，不能传递质子。
5. 在补体结合试验中，指示系统中的溶血素实为一红细胞的特异抗体。
（）答案：正确解析：补体结合试验中指示系统包括绵羊红细胞和溶血素，其中溶血素是绵羊红细胞的特异抗体。
6. 以明胶作凝固剂的固体培养基中，明胶的含量在2左右。
（）答案：错误解析：以明胶作凝固剂的固体培养基中，明胶的含量在5～12，以琼脂作凝固剂的固体培养基中，琼脂的含量在1～2。
7. 在对厌氧菌进行液体培养时，常在培养基中加入铁屑或铁丝等成分，借以保证它们对无机元素的需要。
（）答案：错误解析：在对厌氧菌进行液体培养时，常在培养基中加入铁屑或铁丝等成分是作为还原剂。
8. 环丝氨酸和青霉素抑制肽聚糖生物合成的机制，都属于代谢类似物对酶的活性中心发生竞争性抑制作用这一类。
（）答案：正确解析：环丝氨酸和青霉素抑制肽聚糖的生物合成是因为代谢类似物对酶的活性中心发生了竞争性抑制。
9. 利用E花结试验（E玫瑰花环试验）就可方便地检测外周血中T 细胞的数目及其比例。
微生物学检验技术(副高、高级)病例分析题
微生物学检验技术(副高、高级)病例分析题微生物学检验技术（副高、高级）病例分析题一个23岁男子因尿痛、尿频，尿道有黄绿色脓性排出物或分泌物而入院。
脓性分泌物涂片镜检显示有大量多形核白细胞，其内有革兰染色阴性双球菌。
1.病人最可能感染的病原体是：A.脑膜炎球菌B.杜克嗜血杆菌C.溶脲脲原体D.淋病奈瑟菌E.性病淋巴肉芽肿衣原体2.治疗首选药物是：A.青霉素B.头孢曲松与强力霉素联用C.强力霉素D.磺胺增效剂-磺胺甲基异噁唑E.万古霉素3.该病原体在缺乏特异性抗体的情况下具有抗吞噬作用，这主要是由哪种抗原所致：A.荚膜B.菌毛C.外膜蛋白D.IgA蛋白酶E.脂多糖4.如果在患者脓性分泌物中查不到病原菌，你人认为尿道炎最常是由哪种病原体引起的：A.溶脲脲原体B.梅毒螺旋体C.单纯疱疹病毒D.沙眼衣原体血清型D～KE.沙眼衣原体血清型L1、L2或L3一个1岁女孩因阵发性严重咳嗽而入院。
发作时，连续咳嗽5～20次，呼吸困难，口鼻流出大量粘液性带泡分泌物。
患者咳嗽终止前，随着空气最后涌入肺部，发出喘鸣音。
其它临床症状有：鼻和眼结膜出血，眶膜水肿，淋巴细胞性白细胞增多。
病人无发热，咽喉部无假膜。
该女孩尚未接受常规计划免疫。
5.引起患者疾病的最可能的病原体是：A.百日咳杆菌B.流感嗜血杆菌C.呼吸道合胞病毒D.流感病毒E.白喉杆菌6.已与病孩密切接触的未受免疫儿童和成人，应采取哪种药物进行预防性治疗：A.白喉抗毒素B.氨苄青霉素＋克拉维酸C.红霉素D.头孢曲松D.金刚烷胺7.病人发病过程中所见的过度分泌是由于：A.灭活延长因子2的毒素B.激活膜结合Gi蛋白而提高胞内cAMP水平的毒素C.降解SIgA抗体的IgA蛋白酶D.切断上皮细胞表面糖蛋白末端神经氨酸与相邻糖基的联结链的一种表面酶E.病理免疫损伤8.分离培养该病原体应采用：A.鲍-金培养基B.巧克力培养基C.鸡胚接种D.吕氏血清培养基E.罗氏培养基一个患镰状细胞性贫血的5岁男童入院治疗。
紫茎泽兰致病型链格孢菌毒素(TeA)在病原体侵染寄主过程中的作用机制研究
紫茎泽兰致病型链格孢菌毒素（TeA）在病原体侵染寄主过程中的作用机制研究链格孢菌(Alternaria alternata(Fr.)Keissler)是自然界三大致病植物真菌之一。
来自外来恶性杂草紫茎泽兰(Ageratina adenophora)致病型链格孢菌能够产生一种毒素——细交链格孢菌酮酸(TeA),该毒素在较低的浓度下能够迅速杀死紫茎泽兰以及其它多数单双子叶杂草,具有开发成生物除草剂的潜力。
TeA杀草的主要机理是与光系统Ⅱ的D1蛋白结合,抑制光系统Ⅱ受体侧QA 到QB之间光合电子的传递,引起过能量化,导致在叶绿体中活性氧爆发,引起叶绿体结构破坏,大量活性氧扩散到整个细胞中,进一步引起膜脂过氧化、细胞膜破裂、细胞器解体、细胞核浓缩和DNA断裂,导致细胞死亡和组织坏死,最终杀死杂草。
本研究利用通过限制性内切酶介导整合法(REMI)获得的弱毒突变体001和野生型为研究材料来阐明TeA在病原体入侵寄主叶片阶段的作用机理。
利用野生型和缺毒突变体(菌丝体)为材料接种寄主紫茎泽兰叶片,突变体接种时结合加入TeA.研究结果表明TeA是链格孢菌病原体侵染寄主引起病害的主要毒理因子。
来自Imaging-PAM结果显示:野生型菌丝接种寄主紫茎泽兰叶片1 8h后,植物的PSII活性降低,36小时,病害开始出现;而对应时间下,突变体菌丝处理紫茎泽兰叶片并没有引起明显的PSII活性降低和病害出现,但在突变体菌丝中加入一定浓度的TeA后可以得到与野生型相似的结果,突变体的致病能力得到一定程度的恢复。
同时,添加毒素也能恢复部分突变体菌丝扩展的能力。
通过监测孢子萌发和生长、附着胞形成与否、菌丝在细胞和叶片中生长和扩散情况、病斑产生情况,发现毒素在病原体侵入叶片组织和菌丝扩张、病害的发展过程中都发挥作用,是病原体成功入侵和病斑形成的重要因子。
在野生型孢子或者菌丝体引起紫茎泽兰叶片病害过程中我们检测到细胞死亡现象,这意味着活性氧(ROS)也许参入到该过程。
微生物总复习思考题第1-6章答案
微生物总复习思考题0章-绪论1.什么是微生物?它包括哪些类群?答：微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称,包括属于原核类的细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体。
属于真核类的真菌、原生动物和显微藻类。
以及属于非细胞类的病毒和亚病毒。
2.试述列文虎克、巴斯德和柯赫对微生物学的贡献。
列文虎克：自制间式显微镜，观察到细菌等微生物的个体巴斯德的贡献（微生物学奠基人）:微生物作为一门科学的诞生—-彻底驳斥了自然发生说.发现了厌氧生命（生活）的存在—发酵。
疫苗.巴斯德灭菌。
科赫（细菌学奠基人）的贡献:1、微生物的纯培养技术，及培养基的改进。
2、分离出了多种病原菌，包括炭疽芽孢子杆菌、结核分支杆菌、链球菌等。
3、创立了细菌鞭毛染色、悬滴培养法和显微摄影等多种显微镜技术。
4、提出了证明特定病害的病原菌的科赫法则3.微生物学发展的各个时期有哪些主要成就?4.简述微生物与人类的关系。
5.在生物科学中微生物学占有什么样的地位?6.微生物学的主要任务是什么?7.微生物先辈们成功的原因何在?8.微生物学与现代生物产业的关系如何?1章-原核生物的形态、结构和功能细胞的一般结构与特殊结构、鞭毛、芽孢、糖被、放线菌、质粒、肽键桥一般结构：1、细胞壁：位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要成分为肽聚糖。
2、细胞膜：是一层紧贴在细胞壁内侧，包围着细胞质的柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，如磷脂双分子层和蛋白质、多糖构成。
3、细胞质：是指被细胞膜包围的核区以外的一切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。
4、核区：指原核生物所特有的无核膜包裹、无固定形态的原始细胞核。
特殊结构：1、鞭毛：生长在某些细菌表面的长丝状、波曲的蛋白质附属物2菌毛：是一种长在细菌体表的纤细、中空、短直且数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面上的功能。
3性毛：构造与成分与菌毛相同，但比菌毛长。
一般见于G-细菌的雄性菌株中，具有向雌性菌株传递遗传物质的作用。
苛养菌及人畜共患
第一节
苛养菌
苛养菌：对营养要求苛刻，在普通培养 基上不生长或难以生长的一类细菌。
临床常见的有：
G+球菌：肺炎链球菌
G- 球 菌 ： 卡 他 布 兰 汉 菌 、 脑 膜
炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌
G-杆菌：嗜血杆菌、鲍特菌
嗜血杆菌属
嗜血杆菌属（Haemophilus）细菌为一 类无动力、无芽孢的革兰阴性短小杆菌 常呈球杆状、丝状等多形态。
一、 鲍特菌属
（一）分类 鲍 特 菌 属 （ Bordetelle ） 包 括 百 日 咳
鲍特菌，副百日咳鲍特菌，支气管败血鲍 特菌，鸟鲍特菌，霍氏鲍特菌，欣氏鲍特 菌6种。百日咳鲍特菌是百日咳的病原菌， 副百日咳鲍特菌可引起急性呼吸道感染， 其他鲍特菌偶可引起人类致病。
（二）临床意义
百日咳鲍特菌(B.pertussis)，简称百日 咳 杆菌。是百日咳的病原菌。1906年由 Bordet和Gengou首次从百日咳患儿痰中 分离。儿童多见。
临床意义
百日咳鲍特菌产生5种毒素： 百日咳毒素（pertussis toxin,PT） 丝 状 血 细 胞 凝 集 素 (filamentous
hemagglutinin,FHA) 腺嘌呤环酶毒素(adenylcyclase toxin,ACT) 气管细胞毒素 皮肤坏死毒素
临床意义
副百日咳鲍特菌（B.parapertussis）简 称 副百日咳杆菌。可引起人类急性呼吸 道 感染，类似轻型百日咳病。
三、微生物特性
流感嗜血杆菌含有不耐热的S抗原和 耐热的R抗原。
流感嗜血杆菌根据菌落特征可分为 三种类型：粘液型（M）、光滑型（S）、 粗糙型（R）。
四、微生物检验
标本采集 根据感染部位不同采集标本，如鼻咽试 子，痰液，脑脊液，脓液等。避免干燥， 及时送检。
生物工程专业药理学 问答名词解释详细答案
问答、论述题：1、抗菌药物的作用机制及耐药机制？作用机制包括五种：抑制细菌细胞壁的合成、抑制蛋白质的合成、抑制核酸代谢、影响胞浆膜的通透性、抗叶酸代谢。
耐药性产生的机制1. 产生灭活酶2. 细胞体内靶位结构改变3. 降低细胞膜的通透性4. 主动转运泵作用5.改变代谢途径 6.牵制机制7.形成细菌生物被膜2、为何SMZ（磺胺甲恶唑）和TMD（甲氧苄氨嘧啶）联合应用？因为他们的药代动力学特性相似，它们合用的抗菌作用比两药单独应用时强数十倍，具有比磺胺类更广的抗菌谱，对大多数革兰阳性和革兰阴性菌具有抗菌活性，TMP的抗菌谱与SMZ相似，但抗菌活性比SMZ强20~100倍，二者协同抗菌作用是由于双重阻断四氢叶酸合成。
3、青霉素的抗菌谱、用途及主要不良反应？抗菌谱：革兰阳性球菌、奈瑟菌、白喉杆菌、螺旋体、梭状芽胞杆菌有抗菌作用。
用途：溶血性链球菌引起的咽炎、扁桃体炎、丹毒、猩红热、蜂窝织炎、化脓性关节炎、产褥热及败血症等；草绿色链球菌引起的心内膜炎肺炎链球菌引起的大叶性肺炎、脓胸、中耳炎革兰阳性杆菌感染如白喉、破伤风，但应加用相应抗毒血清以中和外毒素脑膜炎柰瑟菌引起的脑脊髓膜炎，不产酶淋病柰瑟菌引起的淋病钩端螺旋体病、梅毒、回归热放线菌病不良反应：过敏反应、赫氏反应、局部刺激、鞘内注射可引起脑膜或神经刺激症状；大剂量静脉注射钾盐引起高血钾症4、试述青霉素过敏性休克的防治措施？用药前应详细询问病史、用药过敏史，及家族过敏史掌握适应症避免滥用和局部用药避免饥饿时用防初次使用，用药间隔3天以上或换批号前应皮试做好急救准备，注射后观察30分钟注射肾上腺素必要时加糖皮质激素和抗组胺药等治其他急救措施：如人工呼吸、吸氧等5、头孢菌素分几代？各代的代表药及特点？头孢菌素类分为四代第一代头孢菌素:头孢噻吩、头孢唑啉、头孢羟氨苄、头孢拉定1.对革兰阳性菌作用强与第二、三代。
2.对革兰阴性菌作用弱与第二、三代，对铜绿假单胞菌无效。
猪传染性胸膜肺炎的诊断和治疗
猪传染性胸膜肺炎（PCP）是由胸膜肺炎放线杆菌（APP）引起的一种高度接触性、致死性呼吸道传染病，临床上以急性败血症、发热、咳嗽、高度呼吸困难为特征，是被国际公认的危害现代养猪业的重要疫病之一，给集约化养猪业带来了巨大的经济损失；特别是近年来本病的流行呈迅速上升且混合型感染趋势，危害日趋严重，务必引起高度重视。
一、病原与流行病学猪传染性胸膜肺炎是由胸膜肺炎放线杆菌(APP)引起的一种呼吸道传染病。
APP 是革兰氏阴性、有荚膜的多形球杆菌，迄今已发现两个生物型共15个血清型，其中生物Ⅰ型中的1、5、9、10、11五种血清型致病力最强，生物Ⅱ型中的13和14致病性比生物Ⅰ型要弱。
我国以1、3、7血清型为主，免疫学研究证明，由于主要血清型之间缺乏交叉免疫保护作用，给本病的诊断及疫苗防治带来一定的困难。
不同品种、性别及年龄的猪对该病都有易感性，其中6周龄至5月龄的猪较多发，但以3月龄仔猪最为易感，病猪和带菌猪是本病的传染源。
APP 主要通过空气飞沫传播，在感染猪的鼻汁、扁桃体、支气管和肺脏等部位是病原菌存在的主要场所，病菌随呼吸、咳嗽、喷嚏等途径排出后形成飞沫，通过直接接触而经呼吸道传播；也可通过被病原菌污染的车辆、器具以及饲养人员的衣物等间接接触传播；小啮齿类动物和鸟类也可能传播本病。
该病的发生具有明显的季节性，多发生于4～5月和9～11月，在恶劣气候条件下极易暴发流行；此外，饲养环境突然改变、猪群的转移或混群、拥挤或长途运输、通风不良、密度过大、湿度过高、气温骤变等应激因素，均可引起本病发生或加速疾病传播，使发病率和死亡率增加。
二、流行特点近年来，随着规模化养猪业的兴起，猪传染性胸膜肺炎呈现以下新的流行特点。
1．由于饲养管理条件差，断奶仔猪发病率和死亡率明显增高。
以往虽然仔猪发病率较高，但病情一般不太严重，死亡率也较低，现在仔猪发病率和死亡率都有明显增加的趋势。
特别是不少中小型养殖户，断奶后刚转入保育舍的仔猪，由于饲养管理条件差，在气候突变、分群、变换饲料等产生的应激因素下，极易导致该病的发生，常常造成大批仔猪死亡。
微生物解答
第一章1.试述革兰氏染色机制：结晶紫液初染和碘液媒染：在细菌的细胞膜内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。
乙醇脱色：G＋细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密且不含类脂，把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，使其保持紫色；G-细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄和文联度差，结晶紫与碘复合物的溶出，细胞退成无色。
复染: G-细菌呈现红色，而G+细菌则仍保留最初的紫色。
2.渗透调节皮层膨胀学说是如何解释芽孢的耐热机制的？芽孢的耐热在于芽孢衣对多价阳离子和水分的渗透很差以及皮层的离子强度很高，这就使皮层产生了极高的渗透压去夺取芽孢核欣中的水分，其结果造成皮层的充分膨胀和核心的高度失水，正是这种失水的核心才赋予了芽孢极强的耐热性。
3.何为“栓菌”试验？即设法把单毛菌鞭毛的游离端用相应抗体牢固地“栓”在载玻片上，然后在光镜下观察该菌细胞的行为，结果发现，该菌只能在载玻片上不断打转而未作伸缩“挥动”，因而肯定了“旋转论”的正确性4.对细菌细胞一般构造和特殊构造设计表解。
一般构造：包括细胞壁、细胞质膜、拟核、细胞质。
特殊构造:糖被、鞭毛芽孢第二章2.试对酵母菌的方式作一表解酵母菌的繁殖方式：（一）无性：①芽殖②裂殖③产无性孢子（节孢子、掷孢子、后垣孢子）（二）有性（产子囊孢子）3.试图示酿酒酵母的生活史，并对其中各主要过程作一简述1．子囊孢子在合适的条件下发芽产生的单倍体营养细胞2．单倍体营养细胞，不断地进行出芽繁殖3．两个性别不同的营养细胞彼此接合，在质配后即发生核配，形成二倍体营养细胞4．二倍体营养细胞不进行核分裂，而是不断进行出芽繁殖5在以醋酸盐为唯一或主要碳源，同时又缺乏氮源等特定条件下6子囊经自然或人为破壁后，可释放出其中的子囊孢子4.试以表解法介绍霉菌的营养菌丝和气生菌丝各可分化成哪些特化构造，并简要说明它们的功能吸取养料假根吸器附着：附着胞、附着枝菌核特化的营养菌丝休眠（或休眠及蔓延）菌索延伸：匍匐枝菌环捕食线虫菌网菌丝体无性分生孢子头孢子囊简单有性：担子特化的气生菌丝（子实体）无性：分生孢子器、分生孢子座复杂有性（子囊果）：闭囊壳、子囊壳、子囊盘简述功能：假根：具有固着和吸取养料等功能吸器：吸取宿主细胞内的养料附着胞：用以牢固的黏附在宿主表面附着枝：将菌丝附着于宿主体上菌核：休眠菌丝组织菌索：促进菌体蔓延和抵御不良环境菌环或菌网：捕捉线虫或其他微小动物5.试列表比较细菌、放线菌、酵母菌和霉菌细胞壁成分的异同，并提出制备相应原生质体的酶或试剂细胞壁成分的异同：细菌分为G+和G-，G+肽聚糖含量高，G-含量低；G+磷壁酸含量较高，而G-不含磷壁酸；G+类脂质一般无，而G-含量较高；G+不含蛋白质，G-含量较高。
微生物思考题
第一章1.设计一张表格，比较一下6个大类原核生物的主要特性。
2．试图示G+和G-细菌细胞壁的主要构造，并简要说明其异同。
3．试述染色法的机制并说明此法的重要性。
革兰氏染色的机制为：过结晶紫液初染和碘液媒染后，形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。
G+细菌由于细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和不含脂类，故经过乙醇脱色后仍保持紫色；G-细菌则因其细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄，遇到乙醇脱色后细胞褪色；再经红色染料复染后，G-细菌呈红色，而G+细菌则仍保留最初的紫色。
重要性：此法证明了 G+和 G-主要由于起细胞壁化学成分的差异而引起了物理特性的不同而使染色反应不同，是一种积极重要的鉴别染色法，不仅可以用与鉴别真细菌，也可鉴别古生菌。
把原核生物分为G+和G-两大类，并揭示其在结构、功能、生理、遗传、生态等特性上的不同，故具有重要的理论和实践意义。
4．试讨论细菌的细胞形态与菌落形态间的相关性。
相关性：因不同形态、生理类型的细菌，在其菌落形态、构造等特征上也有许多明显的反映，故细菌的细胞形态与菌落形态间存在明显的相关性现象，如，无鞭毛、不能运动的细菌尤其是球菌通常都形成较小、较厚、边缘圆整的半球状菌落；长有鞭毛、运动能力强的细菌一般形成而平坦、边缘多缺刻、不规则的菌落；有糖被的细菌，会长出大型、透明、蛋清状的菌落；有芽孢的细菌往往长出外观粗糙、“干燥”、不透明且表面多褶的菌落等等。
名词解释菌落：菌落即单个（或聚集在一起的一团）微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞生长群体。
菌苔：如果把大量分散的纯种细菌密集的接种在固体培养基的较大面积上，结果长出的大量“菌落”已相互连成一片即称菌苔。
伴孢晶体：是少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白质晶体。
基内菌丝：是孢子落在固体基质表面并发芽后，不断伸长、分枝并以放射壮向基质表面和内层扩展，形成大量色浅、较细的具有吸收营养和排泄代谢废物功能的菌丝。
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Mini2Review 小型综述
范盛先等 : 胸膜肺炎放线杆菌 RTX 毒素与宿主的相互作用. Π微生物学报 (2009) 49 (2)
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可以区分灭活疫苗和自然感染动物[19220] 。ApxIV 体 内外表达差异提示动物体内某些特定因子的参与是 该毒素表达和分泌所必须 ,但目前尚未发现这些独 特的调控因子 。
如同其它细菌一样 ,胸膜肺炎放线杆菌在体内 感染过程的第一步是吸附于宿主细胞上 。胸膜肺炎 放线 杆 菌 能 吸 附 到 猪 肺 上 皮 细 胞 中 (Boekema 等 2003) [21] ,主要原因是该病原菌 LPS 中的 O 抗原能 结合 细 胞 膜 中 的 磷 脂 酰 乙 醇 胺 (Phosphatidylethanolamine) [22] 。该菌具有 Ⅳ型纤毛 , 其操纵子由 apfABCD 组成 , 编码产生 17 kDa 的蛋 白[23] 。把启动子与 LuxAB 报告基因融合的试验证 实 ,只有在特定的培养基和接触猪肺上皮细胞后 ,启 动子的活性发生上调 ,apfABCD 操纵子才转录[24] ,说 明该基因的启动子的调控是十分严格 。
1 胸膜肺炎放线杆菌及其 RTX 毒素
猪传染性胸膜肺炎是目前全球养猪业中最常见 和最重要的猪呼吸道传染病之一 ,猪感染后主要表 现为严重的纤维素性肺炎和胸膜炎 ,造成急性死亡 或耐过猪生长缓慢 ,饲料报酬降低 ,给养猪业造成严 重的经济损失 。病原菌为胸膜肺炎放线杆菌 ,有 15 个血清型 ,其毒力由多因素决定 ,包括荚膜多糖 、脂 多糖 、转铁结合蛋白 、脲酶和 RTX 毒素等 。用脉冲 电泳技术对 Asc Ⅰ、Apa Ⅰ等 2 个内切酶消化的基因 组进行分析 ,发现胸膜肺炎放线杆菌血清 1 型菌株 (4074 株) 的基因组大小为 214 Mb ,其它血清型在 213～214 Mb 之间[1] 。Footes 等 (2008) 报道的血清 5b 型 (L20 菌株) 的基因组大小为 2274482 bp ,含有 大约 2012 阅读框[2] 。我国血清 3 型 JL03 菌株的基 因组大小为 2242062 bp ,包含 2097 个蛋白质编码序 列 ,6 个 rRNA 操纵子和 63 个 tRNA 基因[3] 。
RTX 毒素是一种“双刃剑”,在动物感染后的疾 病发展中起主要作用 ,但是 ,胸膜肺炎放线杆菌的 RTX 毒素 (Apx) 具有很强的免疫原性 ,耐过动物体 内能诱导产生很好的交叉保护性免疫力 ,能抵抗相 同和不同血清型菌株的感染 ,因而可用于亚单位疫 苗的研制[7] 。通过细菌和酵母表达系统仅表达 Apx 毒素的结构蛋白 ApxA ,由于无 ApxC 的激活 ,因此 , ApxIA ,ApxIIA 等没有毒素作用 ,仅保留其免疫原性 。 如小鼠口服 ApxIIA 转基因烟草 ,获得抵抗针对血清 2 型菌株感染的能力[8] ,其保护机理是动物免疫后 , 肺脏和肠道中发现 IgA 分泌细胞 ,产生局部特异性 IgA (如肺脏中) 和血清 IgG ,而 IgA 是粘膜组织中含 量最多的免疫球蛋白 ,成为抗感染的第一道防线 ,阻 止病原的吸附和促进清除已感染的胸膜肺炎放线杆 菌 ;此外 ,肺脏中 IgA 能够调节炎症反应[9] 。免疫接 种可降低感染后临床症状的严重性和动物死亡率 , 但不能阻止感染 。 112 胸膜肺炎放线杆菌与宿主靶细胞 11211 胸膜肺炎放线杆菌感染后宿主细胞的反应 : 胸膜肺炎放线杆菌感染动物后 ,炎症的发生和发展 是最常见和最主要的病理变化 ,已有的研究报道主 要集中对炎症机制研究 。Baarsch 等 (1995) 采用了 Northern blot 和原位杂交技术检测了经气管内接种 胸膜肺炎放线杆菌血清 1 型菌株 ,在 2 、4 、8 和 24 h 后猪肺泡液 、肺泡细胞 (主要是巨噬细胞) 和肺组织 中细胞因子基因的转录 ,发现 TNF2(在感染前后没 有变化 ,但 IL21 和 IL28 与胸膜肺炎的发展和严重性 相关[10] ;Choi 等 (1999) 用原位杂交技术在经福尔马 林固定石蜡包埋的感染猪肺组织中检测到 IL21 ,IL26 和 TNF2(的共同表达[11] ,这些结果证明了细胞因子 在胸膜肺炎中发挥着重要的作用 。Cho 等 (2005) [12] 用 RT2PCR 技术和原位杂交技术 ,用不吃母乳的 7 日龄仔猪为模型 ,在感染后的不同时间段中 ,在感染 猪的肺脏中 ,检测到 IL210 , IL212p35 和 IL212p40 ,这 些分子的出现总是与炎症有关 ,尤其是肺泡中的巨 噬细胞和嗜中性性细胞的存在相关 ,推测 ,这些白介 素分子与感染过程中疾病发展有关 。Cho 等 (2003)
在宿主细胞中 ,猪嗜中性细胞对 RTX 毒素高度 敏感 。嗜中性细胞是天然免疫系统的最基本成分 , 当其渗出血管外到达组织中 ,通过吞噬和裂解作用 , 清除细菌 、寄生虫 、真菌和病毒 ,发挥第一道防线的 功能 。此外 ,嗜中性细胞可被入侵的微生物所激活 , 产生对细胞具有毒性的物质和免疫调节因子 ,如 IL2 1 ,IL210 ,TNF2α。如果这些因子过量产生 ,将引起严 重的炎症反应 ,如肺出血性病变[17 - 18] 。与毒素相互 作用后 ,嗜中性细胞分泌炎症介导因子 , 如 IL21β, TNF2α,嗜中性细胞发生脱粒 ( degranulation) 等 ,最终 导致免疫应答的紊乱 。对此方面的研究可阐明感染 本病原后 ,宿主细胞的病理变化以及致病机制 。 11212 感染宿主后胸膜肺炎放线杆菌特定基因的 诱导表达 :对仅在动物体内表达的细菌基因的研究 , 将有助于从病原菌的角度阐明分子致病机理 。虽然 所有 血 清 型 的 胸 膜 肺 炎 放 线 杆 菌 都 可 以 检 测 到 ApxIV 基因 ,然而体外培养却不能产生该毒素 ,只能 在感染的动物体内才能检测到该毒素 ,并刺激动物 产生抗体 ,因此以 ApxIV 为抗原建立的免疫学方法
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Shengxian Fan et al. ΠActa Microbiologica Sinica (2009) 49 (2)
的突变株对猪和小鼠失去致病力[5] 。因此 , RTX 毒 素失活的突变株可用于疫苗研究 ,研制一种能提供 针对 15 个血清型的交叉保护的活疫苗 ,并建立配套 的区分活苗免疫猪和感染猪的 Apx Ⅱ鉴别诊断方 法[6] ,而 Apx Ⅳ2ELISA 主要用于区炎放线杆菌 RTX 毒素与宿主的相互作用
范盛先 ,刘辉 ,陈杨 ,陈焕春 ,何启盖3
(华中农业大学动物医学院 ,预防兽医学湖北省重点实验室 ,武汉 430070)
摘要 :胸膜肺炎放线杆菌引起猪传染性胸膜肺炎 ,给养猪业造成严重的经济损失 。RTX 毒素是胸膜肺炎放 线杆菌主要的毒力因子 ,在该病原的感染与免疫中发挥“双刃剑”的作用 。本文综述了近十多年来国内外在 胸膜肺炎放线杆菌 RTX 毒素的研究进展 ,提出了毒素与宿主互作研究的必要性和技术可行性 ,认为毒素与 宿主相互作用研究将诠释此病原的分子致病机理 。 关键词 : 胸膜肺炎放线杆菌 ;RTX 毒素 ;蛋白质相互作用 ;分子致病机理 中图分类号 : R37 文献标识码 :A 文章编号 :000126209 (2009) 0220141206
体外试验发现 ,肺泡巨噬细胞被胸膜肺炎放线杆菌 感染 后 , 分 泌 产 生 一 氧 化 氮 合 成 酶 和 环 氧 酶22 (Cyclooxygenase22) ,进而产生一氧化氮和前列腺素 E2 ( PGE2) ,并提出抑制这两种酶的活性将为本病 的治疗提供新的途径[13] 。
利用 双 向 电 泳 技 术 和 质 谱 方 法 , Pauka 等 (2006) [14] 分析感染胸膜肺炎放线杆菌后猪支气管 肺泡液蛋白质差异表达 ,发现了抗菌肽 ( Prophenin22 和 PR238) 以及钙结合蛋白 ( Calgranulin C) 的表达上 调 ,认为 PR238 的浓度变化可以作为猪呼吸道健康 的生物标记 ; Morser 等 (2008) [15] 用猪的 cDNA 芯片 和定量 RT2PCR 技术研究了猪感染胸膜肺炎放线杆 菌后 ,比较病变分值高和病变分值低的猪外周白细 胞中的基因表达 ,发现 92 个基因表达上调 ,4 个基 因表达下调 ,大多数差异表达基因涉及天然免疫系 统 。Hedegaard 等 ( 2008) [16] 分 别 采 用 含 5375 个 和 26879 个 PCR 产物制备的 cDNA 芯片研究了猪感染 本病原后肺脏和肝脏中宿主早期应答的分子特征 , 结果发现 ,感染猪和非感染猪的肺脏 、肝脏和支气管 淋巴结中等组织中分别有 357 、713 和 130 个基因差 异表达极显著 ;在出现炎症的肺脏中 ,编码免疫激活 蛋白和天然免疫系统中的炎症介导因子的基因表达 上调 ;肝脏中编码不同急性反应因子的基因出现差 异表达 。
基金项目 :国家十一五科技支撑计划 (2006BAD06A12) ;国家自然科学基金 (30530590) 3 通信作者 。Tel : + 86227287286974 ; Fax : + 86227287282608 ; E2mail :heqigai @yahoo. com 作者简介 :范盛元 (1966 - ) ,女 ,四川米易县人 ,高级工程师 ,从事基础兽医学研究 。 收稿日期 :2008207227 ;修回日期 :2008209230
RTX (repeat in the structural toxin ,RTX) 是由多 种革兰氏阴性细菌产生的一种外毒素 。该毒素含有 富含甘氨酸和天冬氨酸的调控元 ,在 C2端有 9～40
次的重复 ,此调控元可以结合钙离子 ,是毒素生物学 活性的关键 。RTX 具有可使脂质双层膜形成通道的 特性 (pore2forming activity) ,细胞渗透压变化引起细 胞肿胀 ,导致宿主细胞破裂 。推测 ,N2端第 130～450 位氨基酸是与毒素具有通道形成特性密切相关的区 域 。在动物病原微生物中 ,能产生 RTX 毒素的细菌 有胸膜肺炎放线杆菌 ,大肠杆菌和溶血性巴氏杆菌 等 。不同血清型的胸膜肺炎放线杆菌分别表达 4 种 不同的溶血素 ( hemolysins) 或细胞毒素 (cytotoxins) , 即 :Apx Ⅰ、Apx Ⅱ、Apx Ⅲ和 Apx Ⅳ。毒素的产生 、激 活和分泌受 apxCABD 操纵元的控制 。在通道形成 能力中 ,Apx Ⅰ所致的通道最大 ,Apx Ⅲ所致的通道 最小[4] 。Apx Ⅰ的溶血性最强 ,Apx Ⅲ的细胞毒性最 强 。Apx Ⅱ具有弱的溶血性和弱的细胞毒性 。在 Apx 操纵子中 ,ApxA 是毒素的结构蛋白 ,开始合成 时没有毒素活性 ,在 ApxC 作用下发生乙酰化 ,形成 ApxC2ApxA 复 合 体 , 毒 素 活 性 随 之 产 生 。ApxB 和 ApxD 负责毒素 A 的转运与分泌 。不同血清型菌株 毒力高低有差异 ,与分泌的毒素种类密切有关 ,能产 生 Apx Ⅰ和 Apx Ⅱ的菌株其毒力最强 ;毒素基因缺失