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1、中国微生物学会兽医微生物学专业委员会2 0 0 6 年学术研讨会论文集 1 0 5 奶牛乳房炎金黄色葡萄球菌疫苗研究进展 吏冬艳都永清 ( 内蒙古农业大学动物科学与医学学院，内蒙古0 1 0 0 1 8 ) 金黄色葡萄球菌是牛乳房炎的主要病原“1 近5 0 的乳房炎是由该菌引起的o l ，同时乳房炎也是 影响乳品工业经济效益的重要疾病之一口j 。金黄色葡萄球菌所引起的乳房炎很难治愈，而且对抗生素 产生耐药性的菌株已经相当普遍，用抗生素治疗的效果越来越差，因此使用预防或治疗性疫苗防治乳 房炎就成为首选。然而金黄色葡萄球菌的致病力由许多不同的因子决定，这使得制备非常有效的疫苗 变得很困难一j 。近
2、年来在分子生物学和免疫学方面所取得的一些成果对于研制新一代有效的疫苗起了 很大的推动作用。在过去的几年当中，发表报道了许多有关预防本病的疫苗，但都由于缺乏广泛的有 效性、生产成本以及某些情况下的不稳定性，而未能广泛应用。因此研制方便、高效和安全的抗金黄 色葡萄球菌感染的疫苗就成为了研究热点。 虽然针对金黄色葡萄球菌的疫苗有很多，但是目前仅有B o e h r i n g e r I n g e l h e i m A n i m a l H e a l t h 公司生 产的L y S i g i nO R 菌苗在美国已经商品化。金黄色葡萄球菌菌苗L y s i g i nO R 是由4 种噬菌
3、体型金黄色 葡萄球菌 I ，缸，) 菌体抗原的裂解物构成的，是一种多价苗。虽然它能够提高奶牛乳房炎的自愈率， 但不能抵抗新的感染o l 。 大量研究证实黏附素、荚膜多糖、毒素和酶等是目前所知影响金黄色葡萄球菌致病性的重要因素， 科研工作者针对这些因素作了大量的研究，一些有价值的研究成果不断涌现，现就这些在新型疫苗研 制方面的进展作一介绍。 1 针对荚膜的疫苗 荚膜多糖( c a s p s u l a r p o l y r s a c c h a d d c ，C P ) 共有1 1 种血清型。研究表明从奶牛中分离出来的金黄色葡 萄球菌9 4 1 0 0 含荚膜多糖【6 I 。聚集在感染部位
4、的中性粒细胞，在清除细菌方面具有决定性的作用， 然而金黄色葡萄球菌的C P 于扰调理作用和吞噬细胞的吞噬作用。这就使得金黄色葡萄球菌能抵抗寄主 的免疫系统。而且，不论是活的还是灭活的金黄色葡萄球菌都能通过厚的荚膜逃避调理作用，因此荚 膜多糖成为疫苗效果不理想的原因之一。 从美国1 7 8 个奶牛场分离到的金黄色葡萄球菌荚膜多糖血清分型的结果显示，三个血清型T 5 ( 1 8 ) 、 T 8 ( 1 8 ) 和T 3 3 6 ( 5 9 ) 是导致牛乳房炎的主要因素”J 。此外，血清型的分布按照地理位置会发生变化。 与美国农场的相比，欧洲样本的荚膜多糖血清型百分比为：1 5 ( 3 4 ) 、T
5、 8 ( 3 4 ) 、T 3 3 6 ( 3 0 ) 、未 分型的( 2 ) “。 因此建议采用c P 作为抗原来研制疫苗。扶理论上讲，c P 抵抗吞噬的这种干扰作用，可以通过C P 特异性抗体的产生来避免。然而，C P 为T I ( T - c e Hi n d e p e n d e n t ) 抗原，仅有微弱的免疫原性。研制出的用 以预防金黄色葡萄球菌所致的乳腺内感染的三价苗( 包含这三种血清型) ，由于金黄色葡萄球菌复杂的 发病机制以及C P 的低免疫原性，急需提高这种三价苗的免疫原性。已知疫苗的有效性也会受到佐剂的 影响在疫苗中运用不同的佐剂可以诱导出不同类型的免疫应答、不同水平的
6、抗体和副反应。因此， J a i W e iL e e 等对该三价苗加入弗氏不完全佐剂( F r e u n d Si n c o m p l e t ea d j u v a n t ，F I C A ) 、或氢氧化铝佐 剂( a l u m i n u mh y d r o x i d e ，A L U M ) 是否能够诱导出与白细胞相关的免疫应答进行了研究。结果表明，用 新型的三价苗进行免疫( 添加或不添加佐剂) ，能够对三种荚膜抗原诱导出特异的免疫应答。但当疫苗 配以F I C A 或氢氧化铝佐剂时，针对T 8 的免疫球蛋I g G 2 增加非常显著。然而，对于其他参数的影响如 淋巴细
7、胞亚型的变化和中性粒细胞的吞噬作用都很小。氢氡化铝( A L U M ) 或弗氏不完全佐剂( F I C A ) 作者简介：史冬艳( 1 9 7 7 一) ，女，内囊古自治区包头市，在读博士，主要从事微生物方向研究， E - - m a l hs h i d o n g y a n 7 7 y a h o o o D m 通讯作者：郝永清( 1 9 6 2 一) ，男。博士研究生导师，教授，研究方向；兽医微生物与免疫学，电话：0 1 3 6 0 4 7 1 7 1 1 5 E - l n a i l ：y o n g q i n g h a o l 9 6 0 y a h o o 0 0 1
8、1 1 c n 1 0 6 中国微生物学会兽医微生物学专业委员会2 0 0 6 年学术研讨会论文集 都不能引发这些参数的持续增加。因此，需要研究者对于构建合适的疫苗成份进行进一步的研究。 2 针对黏附素的疫苗 黏附素是金黄色葡萄球菌表面表达的一些特异性蛋白。在金黄色葡萄球菌感染的早期黏附素被认 为是最重要的致病因子翻。虽然金黄色葡萄球菌和寄主之间的相互作用还没有完全了解清楚，但成功 的定植是感染的第一步。 纤连索结合蛋白( f i b r o n e c t i n - b i n d i n gp r o t e i n ，F n B P ) 是重要的黏附素之一，能够介导金黄色葡萄球菌 结合
9、于细胞表面的纤维连结素( f i b r o n e c t i n ，F n ) ，使细菌黏附于寄主细胞表面，促进细菌对寄主组织的入 侵，目前分离到的大多数金黄色葡萄球菌都能够与细胞外基质I 二的纤维连结素特异性地结合“”。因此， 纤连素结合蛋白对于金黄色葡萄球菌黏附并侵入牛的乳腺细胞是必须的。A a r tL a m m e r s 等的研究表明 缺乏纤连素结合蛋 刍( F n B P A 和F n B P B ) 表达的金黄色葡萄球菌菌株不能凝集细胞并且黏附、侵入牛乳 腺细胞的能力显著降低u ”。 因此，F n B P 黝了亚单位疫苗中有价值到成份。最近报道了一种称为C n a - F
10、n B P 的新型融合蛋白，通 过金黄色葡萄球菌f n b 和c a n 基因融合构建该蛋白并在大肠杆菌中进行表达。在小鼠体内，重组蛋白疫苗针 对c n a - F n B 瞒导出极强的特异性体液免疫应答。用C n a - F n B P 免疫小鼠，进行攻毒实验，免疫组存活率显著 高于未免疫的小鼠。试验表明在预防金黄色葡萄球菌感染方面，利用C a n - F n B P 研制疫苗是非常有希望的。 研究表明，与细胞外基质结合的黏附素是金黄色葡萄球菌最重要的毒力因子之一，而纤连素结合蛋 白( F n B P ) 、凝聚网子A ( c l u m p i n gf a c t o r A ) 和胶原
11、黏附素( c o l l a g e na d h e s i n ) 等是重要的黏附素。因此， C a s t a g f i u o l oI 等以阴种黏附素( 纤连素结合蛋白、纤连素结合蛋白A 、凝聚因子和胶原黏附素) 作为靶目标 制成D N A 疫苗。用编码四种黏附素的p D N A 混合物进行鼻内免疫接种，引发高水平的特异性血清和和粘膜 k ，在体外粘膜的I g 可以抑制金黄色葡萄球菌黏附到奶牛乳腺上皮细胞。研究表明，免疫小鼠有效的抵御 了由金黄色葡萄球菌引发的乳腺内的感染。研究数据证实了基因粘膜疫苗( g e n e t i cm u c o s a lv a c c i n e
12、) 针对 金黄色葡萄球菌黏附素靶向作用的可行性，并促进了对其在预防奶牛乳腺炎有效性方面的进一步研究“。 3 新型D N A 疫苗 随着分子生物学技术的出现，越来越多的研究者把研究重点由传统疫苗转向新型的基因工程疫占。 用编码金黄色葡萄球菌抗原( 至少包含两种抗原的嵌合体) 的质粒A D N A 进行免疫已经成为预防乳房炎 的新策略。研究者用金黄色葡萄球菌两个保守的表位抗原G a p B 和G a p C 构建G a p C B 复合体作为疫 苗的主要成份。在小鼠体内，通过判定t g G , I g G l ，I g G 2 a 的总水平和I L 4 和I F N 1 s e c r e t i
13、 n g 细胞的数量， 表明在小鼠体I 1 G a p C B 蛋白能诱导出极强的体液和细胞应答。实验证明化学嵌台体蛋 i G a p C B 可以作 为候选基因进行进一步的疫苗研究“。 4 基因缺失疫苗 目前一些科研人员将研究集中到了影响病原决定因子合成的突变株的研究上。E l i n aR e i n o s o 等采用 不同的方法成功构建了，几个缺少某些性状的突变株，R C t 2 2 是较成功的一株。对于突变栋作为候选基 因用于疫苗研制，最基本的要求是研究在不同动物模型中机体对该种刺激的反应。一些研究者以兔子 和牛为感染模型研究了金黄色葡萄球菌无致病力的R C l 2 2 突变株，结果
14、清楚的表明在兔模型中金黄色 葡萄球菌R C l 2 2 株的致病性较亲本株的低，并且进行皮内接种后接种部位肉眼可见的肿胀较亲本株小 很多，R C l 2 2 突变株的这些特性使得它具有了作为实验用疫苗的可能性。 由于金黄色葡萄球菌的一些特性，使得成功研制出疫苗变得很困难，因此应用低毒的金黄色葡萄 球菌突变株。可能成为预防乳房炎的一种新工具”。 金黄色葡萄球菌，是造成牛乳房炎的主要病原菌在世界范围内都造成了巨大的损失。而且乳房 内的感染很难用药物治愈，并且金黄色葡萄球菌极易产生耐药性，疫苗似乎成为了预防疾病的首选。 多年来，尽管在金黄色葡萄球菌引起的奶牛乳腺炎的控制方面采取了各种措施，但仍未能从根本上得以 控制，至今，还没有有效的方法预防金黄色葡萄球菌所致的乳房炎。金黄色葡萄球菌的致病机理不但 依靠各种致病因子而且还有赖于他们在寄主体内的相互作用“。在这样一个复杂的关系下，研制高效、 安全的疫苗变的异常困难。目前的研究策略大多是利用新型的分子生物学技术来研制疫苗，因此利用 新型的分子生物学技术并结合免疫学方面的研究成果进行疫苗研制，将成为未来预防乳房炎的热点。 参考文献( 略】
