豬鏈球菌病研究進展

馬 忠

（甘肅省動物疫病預防控制中心，甘肅 蘭州 730030）

豬鏈球菌?。⊿treptococosis）是一種重要的人畜共患病，是危害養豬業最重要的細菌性傳染病。在我國暴發的兩起大規模人感染豬鏈球菌病中毒性休克綜合征表明，近年來豬鏈球菌的致病性正在發生變化。這兩起暴發是由血清2型和ST7型超強毒力克隆所致，是我國特有的血清型[1]。遺傳分析表明，豬鏈球菌流行株中存在一個獨特的89 kb的致病島（后更名為SsPI-1）。Zhao等[2]評估SsPI-1缺失對豬鏈球菌毒力的影響，結果表明SsPI-1的消除顯著削弱了豬鏈球菌的致病性，提示SsPI-1在細菌毒力和疾病誘導的病理過程中起著重要作用，SsPI-1是豬鏈球菌毒力進化的關鍵貢獻者。

Wang等[3]報道了2007—2018年廣西壯族自治區人感染豬鏈球菌患者中散發的38株豬ST7鏈球菌，在人感染后主要引起膿毒血癥。在這些散發的ST7菌株中，血清型14最常見，其次是血清型2。對ST7流行株和散發株的系統發育結構的分析表明，ST7群體具有較高的多樣性。這些ST7菌株的出現，進一步表明有必要更好地了解人畜共患病ST7菌株的進化。豬鏈球菌病對公共衛生及養豬業的危害巨大，因此需要對其流行病學、耐藥性、危害性、致病性、臨床癥狀及炎性反應機制、預防治療措施等有關研究進展進行梳理，這對該傳染病的防控和豬場安全生產具有積極意義。

1 流行病學

豬鏈球菌主要通過口鼻傳播，也可通過氣溶膠傳播?；诩毦車那v膜多糖（CPS）的抗原性不同而被識別為29種豬鏈球菌血清型，大多數研究者從患病豬身上分離到的豬鏈球菌分離株屬于血清型1～9、1/2和14，其分布可能因地理位置而異。血清型2、9和3在歐洲和亞洲占主導地位。在北美，在病豬中分離出了多種血清型，如血清型2、3、1/2、8、4和7。為了更好地了解全球復雜流行病學，Denich等[4]在加拿大進行了一項病例對照研究，觀察到血清型9、2或1/2是臨床病例系統中最常見的血清型。在臨床病例的上呼吸道部位檢測血清型9與在全身部位檢測血清型9呈正相關，但從病例和對照組的上呼吸道部位收集到的血清型中未檢測到相關性，不可分型的菌株也以高頻檢出，這項研究證實，在北美的商品豬生產中可以發現多種血清型。關于南美豬感染的流行病學信息有限?？紤]到巴西是一個主要的豬肉生產國和出口國，Matajira等[5]從有腦炎、敗血癥、關節炎或肺炎臨床癥狀的豬身上分離出巴西豬鏈球菌菌株，結果顯示血清型流行以2型（或1/2）為主，其次為3、7、1（或14）、6、8、18、28和27型，分離出一些不常見的血清型可能是因為有肺炎征兆的豬肺部的菌株被包括在內；研究還顯示，豬鏈球菌菌株已經對3種甚至8種抗菌素表現出強耐藥性。

2 耐藥性及危害性

抗菌素耐藥性是21世紀全球面臨的主要健康挑戰之一，而豬鏈球菌被懷疑是抗菌素耐藥性基因的儲存庫[6]。Libante等[7]篩選了27個血清型214株細菌的耐藥基因和染色體移動遺傳元件（MGES），特別是整合結合元件（ICES）和整合可移動元件（IMES）。這種大規模的基因組分析揭示了在豬鏈球菌中通過結合（ICES和IMES）轉移的MGES具有高度多樣性。在分析的214個基因組中檢測到近400個耐藥基因。更令人驚訝的是，超過一半檢測到的抗菌素耐藥基因是由推測的IME所攜帶。這些結果表明，除ICE外，IMES可能在豬鏈球菌耐藥基因的傳播中起主要作用。

Kerdsin等[8]研究了2007年發生人間疫情的泰國法堯省屠宰場生豬攜帶豬鏈球菌的流行率和多樣性，結果顯示屠宰場的生豬豬鏈球菌攜帶率較高，與人感染相關的主要血清型2和血清型14的感染率分別為6.7%和2.6%。這些分離株中的絕大多數顯示出與泰國人類分離株相同的序列類型和Pulso類型。職業性接觸豬或食用生豬肉產品是一個危險因素。應加大食品安全、衛生和健康教育，以減少對人類的威脅。

3 致病性

豬鏈球菌定植于豬的上呼吸道，因此，呼吸道上皮細胞是抵御豬鏈球菌感染的第一道屏障。然而，豬鏈球菌株跨越該黏膜防線的機制卻鮮為人知，因此研究早期感染中發揮作用的關鍵毒素至關重要。豬鏈球菌溶血素（Suilysin，SLY）是豬鏈球菌的關鍵毒素，是膽固醇依賴性成孔毒素家族的一員，其被認為在這些早期感染中起作用。Votsch等[9]研究了不同呼吸道上皮細胞對SLY的敏感性，包括在體外研究豬鏈球菌毒力機制中常用的永生化細胞系（Hep-2和NPTR細胞）以及原代豬呼吸道細胞，結果表明人上皮細胞系Hep-2最敏感，而原代豬上皮細胞幾乎不受該毒素的影響，并且細胞膜上SLY的含量、細胞的膽固醇含量以及細胞的再密封能力都會影響不同細胞對SLY效應的敏感性。

4 臨床癥狀及炎癥反應機制

據報道，豬鏈球菌感染引起的幾種臨床表現與細菌在血液中的傳播有關，如關節炎、心內膜炎和腦膜炎。敗血癥伴猝死或鏈球菌中毒性休克綜合征是這種感染的顯著特征[10]。為了在宿主血液中存活甚至增殖，豬鏈球菌必須克服宿主體內的先天免疫和營養限制，使宿主表現出臨床癥狀。Ma等[11]發現豬鏈球菌2型強毒株在豬血清中的增殖能力高于低毒株，具有＞20 kb的內毒素相關插入區域，并通過分析確定了在該插入區域內編碼的一個完整的N-糖鏈降解系統。這些發現證明與內毒素相關的N-多糖的降解系統使豬鏈球菌血清型2能夠適應血清特異性碳源的可獲得性，這可能是系統感染期間最佳定殖和完全毒力所必需的，但目前還需要更多的研究來證實N-糖鏈降解系統在其他豬鏈球菌強毒株或血清型中的存在。

豬鏈球菌相關的病理主要是幾種細胞和分子介質（包括促炎細胞因子）引起炎癥反應加劇的結果。幾種細菌成分與不同炎癥途徑的下調或激活有關。高水平的豬鏈球菌溶血素產生被證明在豬鏈球菌誘導的白細胞介素(IL-1β)的產生中起關鍵作用。豬鏈球菌在宿主體內傳播的過程中，SLY還參與細菌-宿主相互作用的其他幾個方面。Lavagna等[12]揭示了SLY陰性菌株引發疾病的分子機制，SLY陰性豬鏈球菌誘導IL-1β水平升高，IL-1β水平升高需要通過Toll樣受體2（TLR2）/髓樣分化初級反應88（MyD88）途徑識別細菌脂蛋白，而SLY陰性菌株較高的內化率導致黑色素瘤2（AIM2）炎性小體識別細胞內定位的DNA，從而促進IL-1β的產生?；铙w實驗研究表明[11]，在豬鏈球菌系統感染期間，IL-1β可能通過調節控制細菌負荷所需的炎癥而在宿主存活中發揮作用。盡管已有大量有關豬鏈球菌在小鼠、人、豬細胞中的體外研究，或其在小鼠模型中的體內研究報道，但關于誘導的細胞因子與豬菌血癥之間的關系的體內數據仍然缺乏。

Hohnstein等[13]的研究表明豬鏈球菌2型血清感染仔豬后，IL-6和IL-10水平升高，但腫瘤壞死因子(TNF-α)、IL-17A和干擾素(IFN)-γ水平沒有升高，并且感染后24 h出現明顯的菌血癥。體外豬全血試驗表明[13]，豬鏈球菌2型毒株及其非包膜突變體在全血中可誘導相似水平的促炎（即IL-6）和抗炎（即IL-10）細胞因子。豬鏈球菌2型菌株與野生型菌株相比，非包膜突變體在全血培養中被迅速消除，但當用豬鏈球菌2型菌株感染外周血單個核細胞（PBMC）時，可以觀察到其非包膜突變體（CPS）會損害細胞因子的產生。除2型豬鏈球菌外，血清型7和血清型9豬鏈球菌刺激的PBMC產生細胞因子的水平和模式相似，提示單核細胞是豬鏈球菌感染后產生TNF-α的主要來源，而TNF-α對血液中細菌的殺滅作用不大。

5 預防及治療

全球對畜牧業預防性使用抗菌劑的限制使接種疫苗成為預防豬鏈球菌感染的最有效方法。盡管對這一主題進行了大量研究，但仍沒有有效的商業疫苗可用。加強對這種病原體和潛在靶抗原的獲得性免疫反應的了解將有助于推進疫苗的開發或改進。由于較厚的非包膜突變體(CPS)的存在，豬鏈球菌高度抵抗吞噬細胞的清除。Goyette-Desjardins等[14]針對豬鏈球菌2型CPS的單克隆抗體（mAb）的保護活性做了相關研究，結果顯示所有單克隆抗體mAb均以CPS的唾液酸鏈為靶點，但與豬鏈球菌血清型1、1/2和14表現出不同的交叉反應，這些血清型的CPS結構與2型相似。只有免疫球蛋白(IgG1)mAb證明血清型2是特異性的，吞噬細胞試驗進一步說明，不同的IgM單抗對其交叉反應的豬鏈球菌血清型產生調理作用，而IgG不能誘導細菌清除。然而，在小鼠被動免疫的模型中，并不是所有的IgM單抗都能抵抗致死性攻擊，這表明Ig同型和靶表位都影響抗體的生物活性，這一結果有助于確定豬鏈球菌2型CPS的保護性表位，為進一步開發豬鏈球菌優化疫苗提供基礎知識。

豬鏈球菌菌株多樣性是阻礙制定適當控制戰略和流行病學監測進展的主要挑戰之一。識別分子工具來區分潛在的疾病相關菌株和非疾病相關菌株極其重要。鑒于豬鏈球菌在人畜共患病方面的潛力以及在抗菌素限制時代的重新出現，迫切需要更多的研究來對抗這種感染。