布鲁氏菌致动物繁殖障碍的研究进展

何顺东，刘梦志，张婷婷，陈泽良，刘宝山

(1. 辽宁省沈阳市沈河区市场监管事务服务与行政执法中心，辽宁 沈阳 110015；2. 沈阳农业大学畜牧兽医学院，辽宁 沈阳 110866)

布鲁氏菌病(Brucellosis，俗称“布病”)，是由布鲁氏菌(Brucella)引起的一种重要的慢性人兽共患传染病，该病呈世界性流行，在各个国家均有发生[1]。布鲁氏菌是一种革兰阴性的短小杆菌，感染动物后可在单核巨噬细胞内存活，从而在肝脏、脾脏、淋巴结和子宫等网状内皮系统中持续存在。布鲁氏菌可导致繁殖障碍，引起感染动物不育、流产和死胎等症状[2]，造成严重的经济损失，影响养殖业的发展和人类健康。人感染后除了引起流产、不育等症状外，还可引起波浪热、关节炎等症状，严重危害人类健康。鉴于该病的生殖危害，各国研究人员对布鲁氏菌引起繁殖障碍的影响因素、机制等方面进行了大量的相关研究，综述如下。

1 布鲁氏菌致繁殖障碍的影响因素

布鲁氏菌致动物繁殖障碍的影响因素现在还未见报道，广为报道的是布鲁氏菌感染的影响因素。在影响布鲁氏菌感染的因素中，最明显的是养殖方式。Holt H R等在布病流行地区开展的牛群血清流行病学调查发现，散养户牛群的个体阳性率和群体阳性率高达11.0%和15.5%，是规模养殖场发病率的6倍以上[3]。自由放牧群的感染率也大于限制运动群[4]。另一个影响布病感染率的因素是群体规模。2014年Lindahl E等对443个畜群的904头育种年龄奶牛的检测发现，较大的畜群(OR=13.9;95%CI，1.6～119)和年龄(OR = 0.24;95%CI，0.06～1.0)与血清阳性正相关[5]。2011年Makita K等对乌干达首都坎帕拉牛布鲁氏菌病患病率的研究也得到同样的结果[4]。多种动物混养是布病流行的另一个因素，同一个农场中存在多种反刍动物时，布鲁氏菌病的感染机率增加[6]。

性活动是公畜布鲁氏菌病发生的主要因素。1998年Robles C A等对某感染农场的600只公羊B.ovis感染情况的研究发现，该疾病的患病率主要与动物的性活动有关，而与自身的年龄无关[7]。2002年Ridler A L等对雄鹿B.ovis感染的研究得到了同样的结果[8]。2013年Mai H M等研究发现，公牛的借用或共用也与布鲁氏菌病的发生相关[6]。已有的研究还发现，提供矿物补充剂可降低畜群中布鲁氏菌发病率[6]。

虽然国内外对布鲁氏菌病感染因素的调查研究多有报道[9-10]，但该病繁殖障碍的影响因素的调查研究还未见报道。因此，开展系统、全面、准确的流行病学调查，分析其导致反刍动物繁殖障碍的流行规律和风险因素，是阐述流行现状与规律，把握关键风险因素的重要措施，也是制定针对性强的高效率防控措施的关键。

2 布鲁氏菌致繁殖障碍的流行病学调查

布鲁氏菌能够感染的家畜和野生动物种类多达数十种，牛、羊等反刍动物是布鲁氏菌最容易感染的宿主动物，存在很高的感染率。已有的调查发现，埃塞俄比亚北部西提格雷地区雌性牛的总体患病率为6.1%[11]，乌干达首都坎帕拉牛布鲁氏菌病的个体动物患病率为5.0%[4]，印度尼西亚东部群岛中39.0%的奶牛因该病发生流产或犊牛死亡，且犊牛损失率高达19.3%[12]。

用Sprague-Dawley(SD)大鼠为模型评估流产布鲁氏菌生物1型感染影响繁殖性能的研究表明，感染大鼠发生41.67%的不孕症，死产率为12.30%，产仔平均数为(8.71±2.01)只，远低于对照大鼠的(12.87±1.42)只(P<0.001)。感染大鼠存活后代的平均重量为(6.10±0.36) g，显著低于对照大鼠存活后代的平均重量(7.15±0.40) g(P<0.001)[13]。

3 布鲁氏菌感染生殖系统引起的组织病变

布鲁氏菌引起繁殖障碍的原因主要是侵害生殖系统引起的。母畜最重要的受损组织是胎盘，常引起坏死性胎盘炎[14-15]。显微镜下表现为滋养层上皮细胞明显减少，浅表绒毛尿囊基质含有丰富的坏死和矿化碎片，以及许多突出的肿胀毛细血管[16]。乳腺是母畜布鲁氏菌感染的另一重要器官，常引起间质性乳腺炎[14]，还可由感染动物的奶水中排菌[15]。布鲁氏菌还可感染子宫内绒毛尿囊膜，且在妊娠晚期绒毛尿囊膜中的复制显著高于早期[17]。对卵巢和卵子的感染情况未见报道。

公畜感染布鲁氏菌后可引起轻度至重度的非化脓性附睾炎、精囊炎、前列腺炎和壶腹炎，附睾粗大，伴有腺样管中性粒细胞渗出，还会出现精索肉芽肿和上皮内增生，甚至发生上皮囊肿[18]。组织化学研究显示，感染的附睾、精囊和壶腹组织中凝集素结合反应性发生改变[19]，可引起精子凝集，甚至引起精子自身抗体的产生[20]。但是，布鲁氏菌是否在精子中生存复制，影响精子的活力和性能等深入机制的研究仍未见报道。

4 布鲁氏菌致繁殖障碍的机制研究

布鲁氏菌感染引起组织器官病变的发病机制一直是布病研究的热点，因为这是理解该病传播进而进行控制的关键。

赤藓糖醇是大多数布鲁氏菌的优先碳源，在反刍动物和猪的生殖器官中很丰富，因此出现布鲁氏菌的特征性生殖器官嗜性[21]。然而最近的研究发现，流产布鲁氏菌感染的细胞和组织还含有醛糖还原酶，其可从戊糖前体产生赤藓糖醇[22]。

研究发现，布鲁氏菌除了在上皮细胞、巨噬细胞和树突细胞中的内质网(ER)的液泡中复制外，还可以在动物的滋养细胞的内质网中复制，阻碍滋养细胞的增殖并诱导由于ER应激引起的细胞凋亡[23]，破坏胎盘屏障。

在绒毛外滋养细胞中，流产布鲁氏菌在单膜酸性溶酶体膜相关蛋白1阳性包涵体内复制，而B.melitensis在ER起源的小室内复制[24]。滋养细胞感染后4 h促炎基因的表达被抑制，12 h出现CXC趋化因子CXCL6(GCP-2)和CXCL8(白细胞介素8)的显著上调，这种变化与试验感染奶牛胎盘的趋化因子表达谱相似，表明布鲁氏菌调节滋养细胞的先天免疫反应，在感染的早期阶段抑制促炎介质的表达，随后是促炎趋化因子的延迟和少量表达[25]。随后的研究发现，促炎基因的抑制与virB操纵子和抗炎因子btpB的调节相关[26]。流产布鲁氏菌感染的滋养细胞还出现MHC-I转录的增加[27]，白细胞介素-8(IL-8)、单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)和IL-6的量也显著增加，表明其可能通过对病原体的直接反应或通过与单核细胞/巨噬细胞或中性粒细胞的相互作用在流产布鲁氏菌感染期间提供局部炎症环境，导致布鲁氏菌病的妊娠并发症[28]。滋养细胞被感染后，黄体酮分泌受到抑制，催乳素和雌激素分泌增加，引起编码关键类固醇生成酶基因的表达也发生变化[23]。这些因子的变化可能是由布鲁氏菌的毒力基因导致的，引物研究发现，布鲁氏菌的磷酸葡萄糖苷酶(PGM)对人滋养层细胞具有细胞毒性，可导致细胞形态和细胞因子的变化[29]。

布鲁氏菌对公畜组织器官的致病机制也有报道，粗糙毒力的绵羊布鲁氏菌(R-B.ovis)菌株感染后，在30 dpi的急性期内宿主免疫反应最为显著，附睾(IL-6、IL-1β和IL-1α)、睾丸(INF-γ和IL-12)、尿道球腺(IL-6和TNF-α)和壶腹(INF-γ、IL-10、IL-1β和IL-1α)等生殖组织中出现细胞因子上调；在感染发展期间，细胞因子的基因表达水平降低，出现免疫抑制，有利于R-B.ovis持续感染的免疫逃避。在120 dpi和240 dpi的慢性期，附睾(IL-1β和IL-1α)、睾丸(INF-γ和IL-12)和壶腹(INF-γ、IL-10、IL-1β和IL-1α)等部位的细胞因子下调；在尿道球腺(IL-6和TNF-α)和附睾(IL-6)中促炎细胞因子IL-6上调[30]。尽管从细胞因子表达水平上发现了差异，但公畜组织器官的病理改变、基因表达调控等方面仍缺乏系统深入的研究。

综上所述，尽管对布鲁氏菌致繁殖障碍的原因及机制进行了大量的研究，但也存在着研究的盲区，如这些研究大多是对滋养层细胞的研究，对其他生殖细胞的致病机制研究很少；对母畜生殖系统损伤的研究较多，对公畜生殖系统损伤的研究较少；多是对单独生殖系统损伤的研究，很少结合其他组织器官综合进行研究，也没有比较感染引起的发热反应等因素对繁殖障碍的影响。这些方面都需要在以后进行研究探讨，以便更深入地了解布鲁氏菌引起繁殖障碍的机制，为防治提供线索和途径。