长期过度手浮怎么补救《牛支原体的毒力、持续感染性和传播特性》

2021年1月17日发(作者：相龙)
《兽医微生物学》

《牛支原体的毒力、持续感染性和传播特性》





摘要：

牛支原体病是由牛支原体引起的牛的一种疾 病，
主要有肺炎、
乳
腺炎、关节炎、耳炎、生殖障碍及角膜结膜炎。牛支原体重要的研 究
特点主要包括表面脂蛋白的多样性、粘附、入侵宿主细胞、宿主免疫
系统的调节、
生 物膜的形成、
次级代谢物如过氧化氢的释放以及与其
他细菌病原体的协同感染。
本文的 目的是对当下牛支原体毒力的研究
进展做一个总结，
此外，
还对有助于牛支原体在宿主 体内持续感染和
传播的因子进行了讨论。

1.
引言

牛支 原体
1961
年在美国首次被分离，这种无细胞壁的细菌属于
柔膜体纲，
引起 牛的支原体病。
被感染的牛会有多种多样的临床表现，
大多数为长期性的，
包括支气管 肺炎、
耳炎、
乳腺炎、
生殖器官疾病、
关节炎、
脑膜炎以及角膜结膜 炎。
牛支原体能够感染各种组织和器官，
甚至能够从健康的牛体内分离，
被认为是威胁 家畜工业化生产国家的
主要病原体之一。
目前为止，
并没有有效的疫苗预防牛支原体的 感染
（
2013
），抗生素的治疗几乎无效且会增加菌株的耐药性。

现在对于支原体的致病性的分子机制的理解具有局限性。
他们似
乎是多遗传因子的。
治病的牛支原体相较与其他细菌，
并不能通过有
效的毒素产出将其鉴别。
有极个别例外 如肺炎支原体是可以通过
ADP
核糖基转移酶对其进行鉴别。


1

直到现在，
遗传工具的缺少以及研究技术的局限性都阻碍着对牛
支原体发病机理及毒力因子的研究，
而对发病机理及毒力因子的研究
又是开发治疗及预防措施应 对牛支原体病的基础。
运用转座子突变技
术获得牛支原体突变体以及新的质粒，
并由此 对牛支原体内染色体外
的遗传物质进性复制扩增已经被报道出来。
随着这些技术的可用性以及进一步的改善，
很可能在不久的将来获得牛支原体与宿主相互作用
的详细信息。
本文对当前牛支原体致病机制进行了一个概述，
主要对
以下几个方面进行了讨论：
1.
与其他细菌或病毒的混合感染；
2.
抗原
多样性；
3.
粘附 ；
4.
牛细胞入侵；
5.
宿主免疫系统的调节；
6.
次级代 谢
物及菌膜形成。





2.
与其他微生物的相互作用

在自然感染的牛体内，牛支原体经常与其他病 原微生物相作用，
这种相互作用可能是在尸检物的观察中导致严重肺部损害的主要原
因。
与牛支原体最常关联的致病微生物有多杀性巴氏杆菌、
溶血性曼
氏杆菌、睡眠嗜组织菌、牛呼 吸道合胞体病毒（
BRSV
）、牛疱疹病毒
1
型（
BHV1
）、牛病毒性腹泻病毒（
BVDV
）以及副流感病毒
3
型。
但是如下 所述的一些研究却产生了与此矛盾的结果。

牛支原体的自然感染能够造成渗出性支气管肺炎并 伴有广泛的
凝固性坏死病灶，
然而实验感染却会导致亚临床肺炎以及程度较轻的
肺组织 病变。
因此，
由牛支原体引起的严重肺部疾病被怀疑是由支原
体与其他造成农场管理问 题的致病微生物的相互作用的结果。此外，
个体动物的年龄及机体免疫状态对病情的进展也至关重要。< br>牛支原体

2

的单独感染只能在非常年幼的小牛体内引起肺炎症状，
因此与病毒或
细菌的协同感染，
对于引起饲养场中的成年动物肺内典型的广泛的干酪样坏死性病变是必不可少的。

更确切地说，牛支原体可能与

、溶血性 曼氏杆菌以及多
杀性巴氏杆菌这些细菌性病原体相互作用。
这在实验的小牛体内以牛
支 原体作为诱发因素，
然后用多杀性巴氏杆菌进行二次感染，
从而引
发严重的呼吸系统疾 病症状的试验中得到验证。另外一些研究者认
为，牛支原体在

、溶血性曼氏杆菌以及多 杀性巴氏杆菌引起
组织病变的过程中起到了一个对组织进行预先破坏的中介作用。
在这
种情况下，
牛支原体能够起到抵抗抗生素或者宿主免疫系统对原发性
感染的治疗或者抵御的作用 。在另一个研究中，牛支原体与

重要的协同作用在饲养场的小牛体内被检测到。
80%
的

病例
显示出牛支原体阳性，
但是，
并没有明显的证据表明 牛支原体与牛病
毒性腹泻病毒（
BVDV
）以及溶血性曼氏杆菌存在相互协同作用。< br>
牛支原体与牛病毒性腹泻病毒（
BVDV
）的混合感染会导致更严
重 的呼吸道疾病，
这是由于病毒所引起的免疫抑制效应造成的。
然而，
在饲养场的牛体内 ，牛支原体与
BVDV
之间的协同作用却存在着矛盾
的数据，
且这些数据在也 是有效地。
关于牛支原体与牛呼吸道合胞体
病毒（
BRSV
）的混合感染，相 较于牛支原体的单独感染，临床症状的
严重程度并没有明显增加。有趣的是，实验条件下牛支原体与BHV-1
的混合感染会产生牛支原体引起的典型的器官损伤相同的结果。
的确
是 这样，
混合感染
6-8
个月的饲养场小牛会引起典型的干酪样坏死性

3

支气管肺炎，仅由支原体感染时并不会引起如此典型的症状。此外，
更高 的死亡率也揭示了牛支原体与
BHV-1
彼此之间存在的协同效应。





3.
抗原变异

牛支原体具有抗原表位多样 性，
也叫菌株多样性。
这种这种高频
率相位突变及细胞膜表面脂蛋白的形状多样性已经 在几个其他支原
体菌株中得到证实。
牛支原体菌株的抗原多样性与地理起源、
器官隔< br>离、由单一菌株的亚克隆体（诱导的疾病类型）无关。这种多样性被
证明是基于几个显著的双亲性 的、
含有交叉反应抗原表位的完整的膜
蛋白。
高频率抗原的突变被证明是受在体外牛支 原体同源抗体存在的
影响。
此观点支持了先前的假设，
这种体系能够维持牛支原体亚种 群
的多样性，并以此来逃避宿主的免疫系统。因此，宿主不能完全消除
这种病原菌，
造 成支原体引起疾病症状的长期临床表现。
牛支原体模
式菌株
PG45
亚克隆的 抗原剖面图显示出抗原在表达以及分子量水平
上的高度动态多样性。
这些抗原被证明属于一个相 位和形状具有高度
变异性的膜表面脂蛋白
(VSPs
）家族。在模式菌株
PG 45
中，其
VSPs
家族由
13
个不同的、自我复制的
VS P
基因组成，这些基因位于一个
集群染色体的
VSP
基因座中。这个基因座大 约含有基因的长度为
23kb
，含有两个额外的开放阅读框（
ORFs
），此 阅读框与可变遗传因
子
IS4
和
IS30
具有高度的同源性。
ORFs
编码
vspA
，
vspB
，
vspC
，
vspE
，
vspF
，
vspG
，

vp sH
，
vspI
，
vspJ
，
vspK
，
vspL
，
vspM
，
vspN and vspO (
图
1)

。
VSP
基因座中的成员转录翻译为脂蛋白，< br>这些脂蛋白与脂肪酸和
半胱氨酸残基一样具有双亲性。
VSP
基因含有一个保守 的
5
’
端非编码

4

序列，可分为两个基因盒， 基因盒
1
（
cassette1
）在所有
VSP
基因中具有
99%
的同源性，
编码一个核糖体结合位点，
基因盒
2（
cassette2
）
位于基因盒
1
的上游，具有高变形。< br>5
’
端非编码序列后是一个有
N-
端区域开放阅读框，
这个< br>N
端区域在所有的菌株中具有
98%-99%
的同
源性，
并包 有前脂蛋白信号肽酶，
膜表面脂蛋白的
C
端区域表面是裸
露的。
< br>几种膜表面脂蛋白的混合表达会使得牛支原体表面具有不同的
特殊结构以及抗原特性。
膜 表面脂蛋白基因的混合表达仅局限于两个
彼此隔离的基因之间，
此时其余的
VSP基因保持转录沉默。
必须指出
的是，
vspA
与
vspO
的基因重组事件会产生
vspC
，
这解释了缺乏
vspA
与
vspC
基因的混合表达会导致菌株中
vspC
的缺乏，
以及
vs pA
与
vspC
在结构上的相似性。
嵌合体
vspC
具有来 自于
vspO
的高度保守的基因
盒
1
的
N-
端，< br>还具有来自于
vspA
高变的基因盒
2
的
C-
端，由 于
vspC
也具有相位和大小的多样性，这也增加了抗原的多样性。而且，当
vspA
，
vspM
，
vspN
，
vspO
缺失时，也会造 成
vspC
遗传信息的丢失。
因此，体外实验中幸存的
vspC
变异 体所隐匿的截短了的
vsp
基因座
是有问题的。

抗原变异包括在特 定重复区域
（高频的形状变异）
通过插入或者
缺失造成条带的改变，结果导致
vspA
，
vspB
，
vspC
在
10-
，
9-
以及
5-
区域的不同程度的变异。在支原体模式菌株
PG45
所有的
vsp
基因中
发现了
18
个不同的重复区块。从它们的
N
’
端到
C
’
端，具有不同的大
小和氨基酸结构。
这些区块中的一些只存在于一个基因中，
一些存在

5

于几个不 同的
Vsps
中，形成一个串联的不同重复域，负责编码
80%
的蛋白质（图
2
）。这些重复序列与特定的
vsp
倒置序列一起位于保
守的基因盒
1
中，是重组事件导致区域复制、染色体倒位、缺失的完
美目标。此外，保守的基因盒
2
能够作为某几个
Vsps
的活性启动原
件以及调节下游基因的表达 。
抗原表达中的高频率相位变异会导致由
于染色体重组而造成表面抗原的获得或者缺失。
在体外试验中，
这些
事件在每个细胞每一代发生的频率为
10
-2
到
10
-3
。在基因水平，通过
染色体
DNA
限制性内切酶 切割能够显示出明显的重排迹象，
VspA
和
VspC
各自不同的变异体会产 生不同长度的片段。

Vsps
在表达和大小方面的变异在被感染呼吸道的小牛体内得 到
证实。此外，在
250
个野生型菌株中有
98.5%
表达
Vsps
，这是依据单
克隆抗体测验的，
这种单抗能够结合与
VspA
，
VspB
和
VspC
蛋白质的
一个重复的区域（图
2< br>中的深绿色区域）。不同的
vsp
基因组模式以
及不同的
Vsps抗原表现型似乎是极其复杂的，尽管一项关于
vsp
基
因的多态性以及表达图谱相 关性的研究表明所有的野生型菌株都具
有一定的相关性，拥有一个共同的祖先。比较模式菌株
P G45
与牛支
原体野生型菌株，
显示出在菌株特异性重复序列与
vsp
重复序列之间
存在巨大的差异。这可以揭示特定菌株的个体抗原特性，扩展
vsp
的
类型。
特殊的例子是支原体野生型菌株
2610
，
它编码一个
vsp
家族的
新成员，
这个成员起到粘附素的作用，
中国菌株湖北一号表达 可变的
表面脂蛋白
A
（
VpmaX
），缺少在
PG45中存在的蛋白质
N
端区域以
及保守的上游
DNA
序列，但是却表 现出粘附特性。尽管
N
端和
C
端

6

是 保守的，在
PG45
（
13
个
vsp
相关
ORFs
）与中国菌株
HB0801
（
6
个
vsp
相关ORFs
）的
vsp
基因座中
vsp
基因的成员差异是显著的。 这种
vsp
基因的高变性可能是由于个体菌株在宿主体内所遇到的选择压力
的结果，也 由此增加了牛支原体种群的多样性。




图
1.
牛支原体模式菌株
PG45
的
vsp
基因座。图片用
SnapGe ne1
Viewer 2.3.2
软件根据公布的
PG45
全基因组序列生 成。
（公布序列在
Wish et al.
（
2011
））。











p
s



图
2.
牛支原体模式菌株
PG45
中的
vspA
，
vspB
，
vspO
基因简化后
的结构特点。
白色区块
（
P
）
代表着位于
ATG
密码子上游的长 度为
150bp
的高度保守的
5
’
非编码区域。第一个（基因盒1
），包含有核糖体结
合位点，而第二个（基因盒
2
）在
vsp A
中是一般的活性促进子。长
度为
75bp
的高度同源的
DNA序列编码编码
vsp
的信号肽，在图中为
灰色区块（
s
），紧随 其后的是黑色标记第三区块，在所有
vsp
基因
中是保守的。有色区块为重复的编码序 列，从
N
端延伸到
C
端，这
些重复的区域能够被分配到不同的
vsp
基因中（蓝色，红色以及深绿
色），或者具有
vsp
特异性（亮绿色 、黄色区块）。


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