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产肠毒素大肠杆菌毒力变化的原因简述


现代畜牧网 http://www.zztd2008.com 2019/1/18 16:06:07 关注:121 评论: 我要投稿

  摘  要:产肠毒素性大肠杆菌(Enterotoxigenic Escherichia Coli,ETEC)感染是幼龄动物(主要是猪和小牛)大肠杆菌病的最常见型,是引起发展中国家旅行者和儿童腹泻的重要原因。ETEC的主要毒力属性是黏附素和肠毒素,它们主要受大型质粒的调节。研究表明,几乎所有的ETEC细菌都可以通过它们的蛋白表面附属物(菌毛、菌毛)或通过非膜蛋白黏附在动物小肠上皮的受体上,而且不引起显著的形态学改变。此外,它们可分泌蛋白毒素(肠毒素),以减少营养吸收以及增加小肠上皮细胞液体和电解质的分泌。读者可参考较早的更为广泛的综述(Nagy和Fekete,1999)了解有关动物ETEC感染和腹泻的流行病学、发病机制、诊断和预防的细节。本文旨在总结相关基本知识,并着重介绍兽医学中ETEC感染的最新研究进展和最实际的研究课题。最近,人们开始关注ETEC新毒力因子和新遗传载体的研究。我们还将讨论动物ETEC腹泻的诊断和预防方面的技术。
  关键词:产肠毒素大肠杆菌;毒力;猪
  大肠杆菌是主要的肠道病原菌,致病性大肠杆菌更是诱发猪场新生仔猪腹泻的主要病因,腹泻相关的大肠杆菌包括多个致病型,如产肠毒素大肠杆菌(Enterotoxigenic Escherichia Coli,ETEC)、产志贺毒素大肠杆菌(Shiga-like Toxin Escherichia Coli,STEC)、产坏死性毒素大肠杆菌(Necrotoxigenic Escherichia Coli,NTEC)、肠致病性大肠杆菌(Enteropathogenic Escherichia Coli,EPEC)、肠聚集性大肠杆菌(Enteroaggregative Escherichia Coli,EAggEC)、肠出血性大肠杆菌(Enterohemorrhagic Escherichia Coli,EHEC)以及肠侵袭性大肠杆菌(Enteroinvasive Escherichia Coli,EIEC)等,其中ETEC是导致哺乳仔猪和断奶仔猪严重水样腹泻的重要病原,其毒力因子主要包括菌毛黏附素和肠毒素两类。
  但是,近年来ETEC毒力不断变化,出现了一些新的毒力因子,如肠聚集性热稳定肠毒素(Enteroaggregative Heat Stable Toxin 1,EAST1)、IV型菌毛、细胞侵袭蛋白(Cell Invasion Proteins)、溶细胞素(Cytolysin)等,另外,研究人员还在ETEC中发现了一些外源毒力因子,如耶尔森菌属的强毒力岛(High-Pathogenicity Island,HPI)和质粒相关毒力岛PAI2173等,这些新的毒力因子的出现,都与大肠杆菌的遗传进化方式有着密不可分的联系。加上近年来基因转移、遗传漂移以及基因重组等引起大肠杆菌基因组发生特定地区变化,有关菌株毒力变异和种群结构变化的研究越来越多。人们开始更多地关注类似ETEC和EHEC这样的致病性细菌的遗传变异和毒力变化。
  严格意义上讲,一个细菌克隆是由单个细菌细胞祖先发展而成的封闭系统,它只通过单个细胞内的遗传变异,如点突变、基因倒置、重复、缺失、转座等方式积累差异。但是,从更实际的角度讲,细菌克隆又是指一个特征明确的群体,这个群体与同一个祖先有很多相似特征,从而使其区别于其他细菌群体,比如产生CS31A非纤毛表面抗原的细菌克隆和产生F17a纤毛抗原的细菌克隆存在遗传相关性,属于广义上的同一细菌克隆。所以,特定基因型的细菌克隆所表现出的特征,可能来自于自身的基因突变或者周期性选择,也可能来自于不同细菌克隆之间的基因重组。
  大肠杆菌多数情况下就是通过基因重组的方式进化的,尤其是横向的通过转座的方式将其他种属的基因元件重组整合至自己的基因组中。所以,大肠杆菌的基因组其实是一类“杂合”的基因,其中包含了其祖代的基因以及一些衍生基因,这些衍生基因只能在特定基因背景的受体大肠杆菌中顺利表达。比如,非肠道毒力基因转座至大肠杆菌基因组成为溶血素编码基因,转座至耶尔森菌属成为强毒力岛编码基因,这些原先的非毒力编码基因整合至新的受体细菌基因组中,成为毒力编码基因,很可能是近年来ETEC毒力变化的主要原因之一。
  猪ETEC的遗传多样性程度很高,从腹泻的哺乳仔猪中分离出的ETEC菌株没有任何的优势菌株或菌群,表现出广泛的遗传多样性,在断奶仔猪中分离的ETEC也是类似的情况,恰恰说明了ETEC毒力因子的转座的现象很普遍,大多数ETEC毒力因子是由质粒携带,这一事实也辅证了上述假设,因为质粒是独立复制的,更有利于毒力因子的转座。ETEC的遗传多样性和毒力变化也导致了仔猪腹泻的原因很难被确定,就好像猪的肠道是个“大熔炉”,细菌在其中不断整合、交换毒力因子,从而不停地产生新的致病菌株。□□原题名:Enterotoxigenic Escherichia coli in veterinary medicine(英文)原作者:Béla Nagy和Péter Zs. Fekete
文章来源:国外畜牧学猪与禽     文章编辑:一米优讯     
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