空肠弯曲菌的致病性及防治研究进展

韩依辛，魏琦麟，邱 菲，袁明贵，唐兴刚，康桦华，徐志宏*，向 蓉,3*

(1.仲恺农业工程学院动物科技学院，广东广州 510225；2.广东省农业科学院动物卫生研究所/农业农村部兽用药物与诊断技术广东科学观测实验站/广东省畜禽疫病防治研究重点实验室，广东广州 510640；3.岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心，广东茂名 525000)

空肠弯曲菌(Campylobacterjejuni)是一种十分重要的食源性人兽共患致病菌，为革兰氏阴性微需氧菌，弯曲杆菌属；具有多形性，可呈螺旋形、弧形或S形；没有芽孢，一端或两端有鞭毛且只有1根，在大气或厌氧环境中不生长。自20世纪70年代首次被发现以来，空肠弯曲菌和其诱发病已成为近50年来的研究热点。它是引起人与动物腹泻的重要原因之一[1]。

空肠弯曲菌在很多动物中属于正常携带细菌，但会在动物出现应激反应或是免疫力下降时导致发病，如牛、羊、猪等[2-4]。世界卫生组织已将空肠弯曲菌列为最常见的食源性致病菌之一，也有研究报道称它将成为下一个沙门氏菌[5]。人类主要通过饮食(污染水源、生牛奶及未熟的肉制品)或与动物直接接触而感染[1]。空肠弯曲菌的致病机制中有很多毒力因子参与，其中含有鞭毛、趋化因子、黏附力以及侵袭力、定植力、毒素等等。各种毒力因子共同调控空肠弯曲菌的致病过程，在感染的不同阶段发挥作用。毒力基因的表达受外界环境和机体环境的影响，表现出差异性。因此，空肠弯曲菌的致病机理十分复杂。本文对空肠弯曲菌的致病性、致病机制以及防治手段进行了阐述，为日后更好地防治空肠弯曲菌奠定基础。

1 致病性

1.1 感染人

人感染空肠弯曲菌最典型的临床症状为急性胃肠炎、腹泻等，其中腹泻包含3种临床形式，第1种是与粪便白细胞和血液存在相关的痢疾形式，第2种是间歇性大便不成形，第3种则是水样腹泻[6]。多数可以自愈，少数会伴有并发症。许海燕[7]于2005年-2006年间对扬州市3所医院的共2 962名腹泻患者的粪便进行检测，分离到143株空肠弯曲菌。黄红等[8]于2011年-2012年间对上海市浦东新区13家监测点医院的共2 532份腹泻患者样本进行了检测，共分离到空肠弯曲菌106株，且耐药情况相当严重。刘敏等[9]于2018年对深圳市南山区150名腹泻患者的粪便进行检测，150份粪便样本共分离到14株空肠弯曲菌。感染空肠弯曲菌的某些患者会出现部分神经症状，首先是两腿无力，数天或数小时后由下肢上升到整个躯干，这种症状称为格林-巴利综合征(Guillain-Barre syndrome，GBS)，GBS是一种以周围神经和神经根的脱髓鞘病变及小血管炎性细胞浸润为病理特点的自身免疫性周围神经病，又称为吉兰-巴雷综合征[10]。最常见的感染原因就是含有wlaN基因的空肠弯曲菌感染导致，wlaN基因是空肠弯曲菌的一个毒素调节基因，与脂寡糖(lipo-oligosaccharides，LOS)的合成有一定关系，其造成的感染约占总感染数的30%，腹泻为前驱症状的患者为空肠弯曲菌感染的概率更是高达85%。该病的临床症状主要是上升性麻痹，严重时呼吸肌麻痹导致死亡[11]。格林-巴利综合征还有一种变异型，称为米勒-费雪综合征(Miller-Fisher syndrome，MFS)，米勒-费雪综合征占GBS的5%，病理现象是脑干的脑神经核体功能缺损。一旦大脑上核功能异常，患者就会出现动眼神经麻痹或运动障碍，如果下核受损则会出现吞咽困难等症状[12]。

1.2 感染动物

1.2.1 家畜 空肠弯曲菌能够引起各年龄段猪发热、腹泻等症状，猪感染空肠弯曲菌又被称为空肠弧菌病，仔猪发病率高于成年猪，主要引起腹泻为特征的肠炎，临床表现为呕吐、排水样粪便，严重会导致脱水死亡[13]。空肠弯曲菌也能感染牛和羊，引起牛、羊的流产，甚至垂直传播影响胎儿。Boes J等[14]对247个育肥猪群的盲肠样本进行检测，其中有21个猪群分离出空肠弯曲菌，其分离率为8.5%，且主要症状为腹泻。奶牛场中的奶牛感染空肠弯曲菌也会导致奶制品被污染，Bianchini V等[15]对意大利洛迪省的282个奶牛群的散装罐生鲜牛奶进行了检测，存在空肠弯曲菌污染情况的占12%。

1.2.2 家禽 该菌感染鸡导致禽弯曲杆菌性肝炎，主要特征为坏死型肝炎伴发脂肪浸润，可发生于各年龄段的鸡。空肠弯曲菌在感染鸡或鸭后，其生产的蛋壳也会携带空肠弯曲菌，成为其传播的途径之一，Nematollah J等[16]对100份鸡蛋壳和60份鸭蛋壳进行了检测，分别在7份鸡蛋壳和3份鸭蛋壳中检测出空肠弯曲菌。这一检测结果增加了对空肠弯曲菌感染者感染途径的了解。鸡在感染空肠弯曲菌后，其肠道内的物质也会发生一些改变。Awad W A等[17]通过研究表明，鸡在感染空肠弯曲菌后空肠中葡萄糖摄入量显著减少，并且回肠食糜中脯氨酸、亮氨酸、精氨酸、丝氨酸等氨基酸的可用性也有一定程度的降低。

1.2.3 野生动物 野生动物中鸟类因为其流动性强，且大多数从河水中鉴定出的空肠弯曲菌为与野生鸟类相关的菌株等特点，其空肠弯曲菌的携带状态受到了广泛的关注[18]。但对野生动物中,中小型哺乳动物的空肠弯曲菌携带状态关注较少。Du J等[19]对北京市区和北京郊区的33种共520只野生鸟类中分离出了57株空肠弯曲菌，检出率为10.9%。Vogt N A等[20]对加拿大安大略省的5个养猪场和5个保护区内的627只浣熊进行了采样，共采集了1 096份样品，其中阳性检出率为46.3%。

2 致病机制

空肠弯曲菌的主要致病机制可以分为鞭毛系统、趋化系统、黏附蛋白、外毒素以及内毒素五大系统，其中鞭毛系统和趋化系统负责空肠弯曲菌的运动能力，黏附蛋白负责其侵袭和定植能力，外毒素和内毒素作为其感染动物的关键，五大系统的共同作用，形成了空肠弯曲菌复杂的致病体系[21]。

2.1 鞭毛系统

鞭毛是空肠弯曲菌重要的表面抗原，由基体与鞭毛钩等多种蛋白质组成,其中鞭毛素亚单位是基本组成单位，是突出在细菌表面鞭丝的主要成分[22]。其鞭毛的超微结构末端呈圆锥体样，稍尖，顶端明显地呈吸盘样结构，是主要的抗原决定因子[23]。鞭毛微丝由两个大小接近约1.7 kb且高度同源的基因flaA和flaB编码，两者的同源性为95%，两者受不同的启动子调节进行转录，flaA的启动子为σ28；flaB的启动子为σ54[23]。訾臣等[24]对不同空肠弯曲菌菌株进行分析，发现不同菌株的flaA基因序列存在差异，且差异主要存在于序列的中间区域。因此认为flaA基因中间的可变区具有血清特异性，与免疫反应有关，基因的变异会导致致病能力的改变。近年来，对另一种影响鞭毛合成和空肠弯曲菌运动性的关键蛋白FlhF的研究日益增多，其缺失会导致鞭毛丧失，从而导致空肠弯曲菌的运动力丧失，但其机制尚未完全清楚。LI X F等[25]用RNA-Seq、EMSAs、ChIP-qPCR和β-半乳糖苷酶等方法研究了FlhF与鞭毛合成相关基因的相互作用，发现FlhF可能通过与鞭毛基因启动子的结合直接调控鞭毛基因的转录。

2.2 趋化系统

趋化蛋白(chemotaxis protein)负责将感受信号从化学感受器传送至鞭毛。共有4种核心趋化基因，即cheA、cheY、cheV、cheW，简称为cheVAWY。如果任何一个核心趋化基因失活，都会导致趋化运动受损[26]。Cha G等[27]描述了2个可以特异性激活cheV、cheA、cheW转录的调控基因并将其命名为cheP和cheQ，其中cheP可以促进cheQ和cheVAW的结合，而cheQ的进一步结构表征揭示了一种新的具有强正表面电荷的折叠结构，使得cheQ能够与DNA结合。cheA和cheY协同作用可以改变鞭毛运动旋转，首先是cheA发生自磷酸化，之后cheA再将磷酸基团转移至cheY，使cheY磷酸化，而磷酸化的cheY与鞭毛开关相互作用从而改变鞭毛运动旋转[28]。

黏附蛋白(PEB1)存在于所有空肠弯曲菌的表面，由peb1A基因编码，是营养素ABC转运系统的一个主要接合成分[29]。研究结果表明，PEB1直接参与空肠弯曲菌的黏附入侵过程，在致病过程中起着重要作用，是空肠弯曲菌侵袭肠道的重要致病因子,其中PEB1的A位点加强了其对肠上皮细胞的侵袭和定植能力[30]。Liu L等[31]通过表位预测分析得出了PEB155-72aa、PEB197-114aa、PEB1211-228aa这3种具有良好免疫原性和免疫保护效果的特异性B细胞免疫优势表位，可以诱导B细胞介导的体液免疫应答，为空肠弯曲菌疫苗研发提供了数据支持。

2.3 外毒素

2.3.1 细胞致死性膨胀毒素 细胞致死性膨胀毒素(cytolethal distending toxin，CDT)是一种细菌蛋白毒素，其作为外毒素存在于空肠弯曲菌、副猪嗜血杆菌、伴放线放线杆菌等细菌当中，它能够使Vero和HeLa细胞膨胀，2 d～4 d后发生崩解。是目前唯一一种可以导致真核细胞分裂前期、静止期DNA双链断裂的细胞毒素,对热敏感，胰酶易使其失活[32]。由cdtA、cdtB、cdtC分别编码的CdtA、CdtB、CdtC组成。cdtB为活性单位，cdtA和cdtB为结合单位，CdtA和CdtC能够与细胞膜作用使全毒素穿越细胞膜，并附着在富含胆固醇的微结构域上，从而增强CdtB进入细胞的能力，是CdtB进入细胞的关键，而CdtB能切断宿主细胞的DNA双链，并且通过研究发现CdtA和CdtC能够与HeLa细胞特异性结合，但是CdtB则不能[33]。Morales W等[34]通过建立大鼠肠易激综合征(irritable bowel syndrome，IBS)模型，确定了CdtB在空肠弯曲菌感染中的重要作用，注射CdtB的大鼠血清抗CdtB抗体增加，大鼠在感染后出现了IBS样表型。

2.3.2 细胞紧张性肠毒素 细胞紧张性肠毒素(cytotonic enterotoxin，CE)又可称为肠毒素(enterotoxin)或霍乱样肠毒素(Cholera-like enterotoxin，CE)，对热敏感，56 ℃ 30 min即可灭活，100 ℃加热15 min即可完全失活，其活性在pH为6时最高，pH小于3.0或大于9.0可使其丧失活性，不裂解红细胞，对木瓜蛋白酶敏感，对胰酶不敏感[35]。通过研究表明，CE会导致感染动物的肠道袢积液，是造成水样腹泻的重要原因[36]。Scarcelli E等[37]对从比利时肠炎患者中分离出的菌株进行研究发现，这些菌株产生CE的比例高达80%～100%，无症状的人源菌株产生率为30%。

2.4 内毒素

内毒素为革兰氏阴性菌独有，是革兰氏阴性菌在裂解后释放到体外的脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)，一般认为空肠弯曲菌的脂多糖由脂质A、核体和O抗原组成。不同菌株之间会存在糖组分和O抗原的差异[38]。近些年的研究表明更多的空肠弯曲菌只合成缺乏O抗原的脂寡糖(lipo-oligosaccharides，LOS)。空肠弯曲菌引起的急性感染中，其内毒素具有免疫和内毒素活性，在释放之后除了可导致急性肠炎外还会引发一系列并发症[39]。在Hussain A M等[40]的研究中，发现了一例感染空肠弯曲菌后并发Bickerstaff’s 脑干脑炎(Bickerstaff’s brain stem encephalitis，BBE)的病例，在出现BBE症状之前表现为空肠弯曲菌相关症状的腹泻，并由空肠弯曲菌特异性IgM抗体证实。

3 空肠弯曲菌的防治

3.1 抑菌性研究

空肠弯曲菌作为近年来关注热度较高的人兽共患食源性致病菌，其导致的污染对食品及人的健康造成了不小的影响，如何防治空肠弯曲菌也成为了近年来该菌的研究重点，其中田琦等[41]发现茶多酚及丁香酚均对空肠弯曲菌具有抑菌作用，且最小抑菌浓度分别为40 mg/mL和0.001 25 mg/mL，食盐浓度和pH对两者有协同作用，在食盐浓度1.5%～2%之间或偏碱环境都会提高两者的抑菌效果。肉桂精油(cinnamon essential oil,CEO)是一种对空肠弯曲菌有良好抑菌作用的物质，Cui H等[42]通过粒径分布、Zeta电位分布以及荧光光谱等方法对控释酪蛋白和肉桂精油纳米球对空肠弯曲菌的抗菌能力进行了验证，结果表明在4 ℃和25 ℃情况下,空肠弯曲菌的数量分别从4.30 logCFU/g降至0.86 logCFU/g和4.30 logCFU/g降至2.46 logCFU/g。其抗菌效果十分显著。

3.2 疫苗研究

疫苗免疫作为预防疾病的一种重要手段，其具备特异性强、高效，成功率高等特点被应用于许多细菌性、病毒性以及寄生虫性疾病，近些年应用于预防空肠弯曲菌感染的疫苗研究也一直在进行，但还并未出现商用化疫苗。Vohra P等[43]使用空肠弯曲菌能够识别黏附基质分子的微生物表面成分FlpA毒力蛋白作为预防鸡空肠弯曲菌的疫苗，在107CFU的两项试验中，所有接种疫苗的鸡均检测到IgY水平升高，但空肠弯曲菌对鸡盲肠的定植水平并未明显减少。Vandeputte J等[44]开发出一种使用13株空肠弯曲菌和大肠埃希氏菌株的菌苗，以及一种使用6种免疫优势弯曲菌抗原的亚单位疫苗，并将其分别应用于蛋鸡的免疫，使蛋黄中IgY保持了长期的高水平，再将这些蛋黄作为添加剂添加进饲料中，其中菌苗诱导的抗体使空肠弯曲菌在鸡中的总定植率从78%下降到15%，亚单位疫苗诱导的抗体使总定植率下降到44%，差异显著。之后Vandeputte J等[45]还使用这两种疫苗进行卵内接种，期望减少空肠弯曲菌对肉鸡的感染，但效果并不理想。

3.3 预防

由于空肠弯曲菌其食源性的特性，目前阶段预防空肠弯曲菌最主要的方法就是控制屠宰环节、运输环节，严格遵循屠宰及运输标准，尽量减少可能出现的污染，在食用肉制品时也一定要保证完全煮熟，并且使用安全的水源[46]。

4 小结

综上所述，空肠弯曲菌在许多动物中属于正常携带细菌，在畜禽中也有着很高的感染率，而人也会通过畜禽产品以及饮水感染，是近年来引起人腹泻的一种主要的食源性致病菌，并且还能够引起格林-巴利综合征以及米勒-费雪综合征等对人体有着极大危害的并发症，目前已经成为国际上最受关注的食源性致病菌之一。

空肠弯曲菌的毒力基因较多，致病机制也是毒力基因共同作用的结果，虽然目前对空肠弯曲菌的致病机制和如何防治有了初步的研究，但是由于其抗原成分和毒力因子较为复杂，现阶段并不能确定具体是哪种毒力因子在致病过程中占据主导地位，对于每个毒力基因的具体功能和合成途径等，还需要进一步深入研究。