产气荚膜梭菌引起仔猪腹泻的研究进展

王怀禹

（南充职业技术学院，四川 南充 637131）

产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens，Cp）是一种常见于动物肠道内的革兰氏阳性厌氧孢子形成的棒状细菌，产气荚膜梭菌传播的介质包括饲料、污水、土壤以及腐烂的植物、人和动物的创口等部位的污物。产气荚膜梭菌是引起仔猪腹泻的主要病原菌之一，其产生的α、β（1、2）毒素是引起新生1周龄内仔猪腹泻（仔猪红痢）的重要因素，尤其是3日龄以内的新生仔猪发病率最高，以血性下痢和小肠后半段弥漫性出血或坏死变化为特征。产气荚膜梭菌型引起的仔猪腹泻具有发病急、病程短、易反复、死亡率高、覆盖地域广的特点，同群发病率高达100%，死亡率超70%，给养猪业带来巨大经济损失。

1 产气荚膜梭菌的毒素类型

产气荚膜梭菌能够产生多种致病性毒素,目前，己鉴定到包括α、β、γ、δ、ε、η、θ、ι、κ、λ、μ、ν、坏死性肠炎毒素（CPE和NetB）在内等多种毒素，根据产气荚膜梭菌产生的毒素类型组合可分 为 A、B、C、D、E、F和 G等7种类型（表1）。在产气荚膜梭菌中已经鉴定出了 Plc、Cpb、Etx、Iap、Cpe、NetB、Cpb2、Lam 和Pfo 等至少20个编码毒素与毒素酶的基因（表2）。这些毒素具有强大的侵袭能力，既能和酶单独，也能和酶协同作用，通过血液循环对动物机体产生损伤，有损动物健康。

表1 产气荚膜梭菌类型

表2 产气荚膜梭菌疾病相关的毒力因子

2 产气荚膜梭菌引起仔猪腹泻的流行及危害

根据已有研究，在产气荚膜梭菌几种类型中，A和C型产气荚膜梭菌是猪的主要肠道致病菌，在世界范围内都有发生。早在20世纪50年代中期，英国首次报道了仔猪产气荚膜梭菌性腹泻病，而后美国、丹麦、匈牙利、德国、前苏联、新几内亚、日本和东南亚等地均报道过产气荚膜梭菌性腹泻病。

仔猪梭菌性肠炎既可能由C型产气荚膜梭菌（CpC）引起，也可能由A型产气荚膜梭菌（CpA）引起，研究发现也有两种梭菌混合感染引起的仔猪腹泻。无论A型、C型产气荚膜梭菌感染引起的仔猪腹泻和猝死疾病都曾在我国很多省发生过。以往认为仔猪梭菌性肠炎主要由CpC引起，但20世纪60年代后，我国逐渐从患红痢仔猪中分离出CpA。近年来，有关CpA分泌的β2毒素引起仔猪梭菌性肠炎的研究比较多，非常有力地证明了该菌分泌的β2毒素在新生仔猪腹泻中发挥的重要作用。李昆研究发现，哺乳仔猪腹泻粪样中梭菌属为优势菌群且比例更高，表明梭菌属与仔猪腹泻有很大关系，从229株（占粪样检测96%）Cp分离株均为CpA，而且均携带有表达β2毒素的基因，说明CpA分泌的β2毒素在仔猪肠炎发生中起了关键性作用，这也是国内首次有关哺乳仔猪CpA-β2的分子流行病学调查。

仔猪感染Cp后出现间歇性或持续性腹泻，轻度坏死性肠炎症状。可分为最急性、急性、亚急性和慢性4型，其发病急，仔猪出生后1日龄即可感染发病，病猪排出红褐色稀粪，少数病猪尚无血痢就已昏倒或死亡，慢性腹泻粪便则呈黄灰色糊状。养殖场如果染上产气荚膜梭菌性腹泻病，不仅给生产带来经济损失，而且给防治本病也带来一定困难。

3 产气荚膜梭菌引起仔猪腹泻的致病机理

前人对产气荚膜梭菌分泌毒素的致病机理展开了广泛研究。从组织或细胞的角度分析，产气荚膜梭菌一旦侵入仔猪胃肠道后，就会黏附在肠绒毛顶部，在绒毛基底处繁殖，产生直接作用于肠绒毛与上皮细胞的大量毒素，使上皮细胞受损或坏死。还可经黏膜吸收进入血液循环系统，发生绒毛黏膜或组织出血。值得注意的是，肠上皮细胞对β毒素敏感性较高，少量的β毒素可引起局部血管渗透，加重肠上皮细胞受损程度，引起细胞膜形态、结构与生理功能的改变，最终引起细胞的凋亡（图1）。

图1 C型产气荚膜梭菌感染仔猪引起腹泻的过程

从以往的研究来看，产气荚膜梭菌引起仔猪腹泻的致病机理仅停留在组织或细胞水平上，产气荚膜梭菌致病的分子机理还不清楚。姜天国课题组以7日龄二元仔猪为研究对象，通过蛋白质组学及其与转录组学的联合分析，筛选了可能介导仔猪C型产气荚膜梭菌性腹泻的关键作用因子，推测在C 型产气荚膜梭菌性腹泻中发挥关键调控作用的基因有：Wipf1、Apbb1ip、Alox15、Stat5和Itgb2等，为仔猪耐受C型产气荚膜梭菌性腹泻的分子调控机制与腹泻抗性猪品系的分子辅助育种提供了重要参考。

4 仔猪产气荚膜梭菌引起的腹泻防控措施

4.1 切断传播途径

尽管产气荚膜梭菌是肠道正常菌群之一，但是环境中的毒力菌株进入动物肠道后可取代肠道内定植的常在产气荚膜梭菌，或者转移携带编码毒素基因的质粒至常在菌株，将常在菌株转变成潜在的肠道致病菌。患病动物和人的粪便是最重要的传染源之一。在一些受产气荚膜梭菌污染的养殖场，可以从新鲜粪便样品、笼具、垫料、饮用水、靴子、排风扇和苍蝇等分离出产气荚膜梭菌。存在于母猪粪便中少量的产气荚膜梭菌经口进入新生仔猪肠道后，可快速生长，形成优势菌群，造成仔猪腹泻。因此，切断产气荚膜梭菌的传播路径非常重要。

4.2 调节胃肠道pH

胃内部分细胞分泌的胃酸可维持胃内低pH环境，降低经口腔途径引起的肠道产气荚膜梭菌感染。有研究发现，胃酸分泌过少的小鼠经口感染进入肠道的产气荚膜梭菌芽孢的数量远高于正常小鼠。有研究表明，提高胃内pH的抗酸药是造成产气荚膜梭菌相关性腹泻的诱发因素。体外培养中，pH 6.5-7.5是产气荚膜梭菌生长和α、β1、β2、ε毒素产生的最佳pH条件。可推测导致胃肠道pH升高的影响因素都可能是促进产气荚膜梭菌在肠道定植、生长和产毒，最终引起仔猪腹泻的发生。因此，可通过调节胃肠道pH来减少产气荚膜梭菌的数量，降低仔猪腹泻的发生率。

4.3 通过饲料营养成分调控

日粮的改变会导致肠道正常菌群失衡，引起肠道内产气荚膜梭菌大量繁殖。研究发现，一些可引起胃肠道可消化性碳水化合物、蛋白质、酸性黏蛋白富集的因素或可中和肠道蛋白酶的物质均可成为促进产气荚膜梭菌病暴发的因素。如动物实验显示，富含蛋白的饲料可导致动物肠道内产气荚膜梭菌丰度增高，而蛋氨酸可降低肠道中产气荚膜梭菌的数量，而甘氨酸可增加肠道中产气荚膜梭菌数量，提高动物死亡率。由此可见，蛋白种类和来源对肠道中产气荚膜梭菌数量有一定的影响，提示可以利用通过改变饲料蛋白来控制产气荚膜梭菌腹泻病的发生。

4.4 减少或禁止抗生素的使用

抗生素均可通过吸收进入肠道，改变肠道菌群组成，导致肠道正常菌群比例失衡，其中对该抗生素不敏感的细菌会大量繁殖，成为肠道优势菌群。大量试验证实，抗生素的使用对产气荚膜梭菌繁殖和产毒有一定的促进作用，可诱发仔猪产气荚膜梭菌性腹泻病的发生。因此应减少或禁止抗生素的使用。

4.5 通过饲喂微生态制剂调控

微生态制剂通过竞争利用营养物质、降低环境pH或产生抗菌物质来抑制有害微生物的生长和繁殖。不同益生菌株对产气荚膜梭菌抑制作用活性不同，如粪链球菌、蜡样芽孢杆菌等可抑制产气荚膜梭菌生长，酵母不抑制产气荚膜梭菌生长，但抑制产气荚膜梭菌产毒。动物实验发现，有益菌经口饲喂小猪，可在肠道内定植，有效降低肠道内产气荚膜梭菌定植数量。体外实验也发现，乳酸杆菌与产气荚膜梭菌共培养，可通过改变培养液pH降低β2毒素的表达量。

4.6 通过饲喂益生素调控

益生素主要是一些不易消化的碳水化合物，它们能够选择性地促进结肠内无害细菌的生长和活性，直接影响宿主，顺利地改变结肠内的微生物群落，进而促进肠道的总体健康。这些不易消化的碳水化合物能够被乳酸杆菌和双歧杆菌发酵，变成可降低肠道内pH的短链脂肪酸，达到抑制病原菌生长的目的。Zentek等研究表明，益生素可有效减少产气荚膜梭菌在仔猪肠道内的定植。

4.7 对仔猪疫苗接种

大量研究和实践证实，抗生素治疗和疫苗接种仍然是目前防治仔猪产气荚膜梭菌感染性腹泻的有效措施，但在减抗和禁抗的时代背景下，主要还是采取疫苗预防接种，有关疫苗预防仔猪产气荚膜梭菌感染性腹泻的研究与应用已取得了较大进展（表3）。

表3 疫苗免疫接种预防产气荚膜梭菌感染性腹泻研究与应用情况

4.8 药物治疗

研究发现，常用抗生素如那西肽、氨苄西林等多种药物对治疗仔猪产气荚膜梭菌感染性腹泻均有不错的效果。张文烨等研究表明，饲料中添加那西肽可有效抑制仔猪肠道中产气荚膜梭菌的繁殖，最适添加量为2.5～10 mg/kg体重。徐帆帆研究发现，喹嗯啉药物能够对细菌DNA产生损伤作用，致使细菌细胞膜破裂,从而让细菌失活直至死亡，预防仔猪发生腹泻。李昆研究发现，恩拉霉素、喹乙醇和15%杆菌肽锌在体外均有较好的抑制CpA的效果，能够为临床上预防CpA提供参考价值。

5 结语

由于产气荚膜梭菌和仔猪之间的交互作用及涉及到的相关因子尚不明确，因此，给仔猪腹泻病的防治带来了相当大的困难。在当今限抗禁抗令下，防治产气荚膜梭菌引起的仔猪腹泻病，仍需坚持以预防为主、治疗为辅的原则。随着分子生物技术的发展，培育抗性猪品种或品系将是一种趋势。