猪链球菌病研究进展

马 忠

（甘肃省动物疫病预防控制中心，甘肃 兰州 730030）

猪链球菌病（Streptococosis）是一种重要的人畜共患病，是危害养猪业最重要的细菌性传染病。在我国暴发的两起大规模人感染猪链球菌病中毒性休克综合征表明，近年来猪链球菌的致病性正在发生变化。这两起暴发是由血清2型和ST7型超强毒力克隆所致，是我国特有的血清型[1]。遗传分析表明，猪链球菌流行株中存在一个独特的89 kb的致病岛（后更名为SsPI-1）。Zhao等[2]评估SsPI-1缺失对猪链球菌毒力的影响，结果表明SsPI-1的消除显著削弱了猪链球菌的致病性，提示SsPI-1在细菌毒力和疾病诱导的病理过程中起着重要作用，SsPI-1是猪链球菌毒力进化的关键贡献者。

Wang等[3]报道了2007—2018年广西壮族自治区人感染猪链球菌患者中散发的38株猪ST7链球菌，在人感染后主要引起脓毒血症。在这些散发的ST7菌株中，血清型14最常见，其次是血清型2。对ST7流行株和散发株的系统发育结构的分析表明，ST7群体具有较高的多样性。这些ST7菌株的出现，进一步表明有必要更好地了解人畜共患病ST7菌株的进化。猪链球菌病对公共卫生及养猪业的危害巨大，因此需要对其流行病学、耐药性、危害性、致病性、临床症状及炎性反应机制、预防治疗措施等有关研究进展进行梳理，这对该传染病的防控和猪场安全生产具有积极意义。

1 流行病学

猪链球菌主要通过口鼻传播，也可通过气溶胶传播。基于细菌周围的荚膜多糖（CPS）的抗原性不同而被识别为29种猪链球菌血清型，大多数研究者从患病猪身上分离到的猪链球菌分离株属于血清型1～9、1/2和14，其分布可能因地理位置而异。血清型2、9和3在欧洲和亚洲占主导地位。在北美，在病猪中分离出了多种血清型，如血清型2、3、1/2、8、4和7。为了更好地了解全球复杂流行病学，Denich等[4]在加拿大进行了一项病例对照研究，观察到血清型9、2或1/2是临床病例系统中最常见的血清型。在临床病例的上呼吸道部位检测血清型9与在全身部位检测血清型9呈正相关，但从病例和对照组的上呼吸道部位收集到的血清型中未检测到相关性，不可分型的菌株也以高频检出，这项研究证实，在北美的商品猪生产中可以发现多种血清型。关于南美猪感染的流行病学信息有限。考虑到巴西是一个主要的猪肉生产国和出口国，Matajira等[5]从有脑炎、败血症、关节炎或肺炎临床症状的猪身上分离出巴西猪链球菌菌株，结果显示血清型流行以2型（或1/2）为主，其次为3、7、1（或14）、6、8、18、28和27型，分离出一些不常见的血清型可能是因为有肺炎征兆的猪肺部的菌株被包括在内；研究还显示，猪链球菌菌株已经对3种甚至8种抗菌素表现出强耐药性。

2 耐药性及危害性

抗菌素耐药性是21世纪全球面临的主要健康挑战之一，而猪链球菌被怀疑是抗菌素耐药性基因的储存库[6]。Libante等[7]筛选了27个血清型214株细菌的耐药基因和染色体移动遗传元件（MGES），特别是整合结合元件（ICES）和整合可移动元件（IMES）。这种大规模的基因组分析揭示了在猪链球菌中通过结合（ICES和IMES）转移的MGES具有高度多样性。在分析的214个基因组中检测到近400个耐药基因。更令人惊讶的是，超过一半检测到的抗菌素耐药基因是由推测的IME所携带。这些结果表明，除ICE外，IMES可能在猪链球菌耐药基因的传播中起主要作用。

Kerdsin等[8]研究了2007年发生人间疫情的泰国法尧省屠宰场生猪携带猪链球菌的流行率和多样性，结果显示屠宰场的生猪猪链球菌携带率较高，与人感染相关的主要血清型2和血清型14的感染率分别为6.7%和2.6%。这些分离株中的绝大多数显示出与泰国人类分离株相同的序列类型和Pulso类型。职业性接触猪或食用生猪肉产品是一个危险因素。应加大食品安全、卫生和健康教育，以减少对人类的威胁。

3 致病性

猪链球菌定植于猪的上呼吸道，因此，呼吸道上皮细胞是抵御猪链球菌感染的第一道屏障。然而，猪链球菌株跨越该黏膜防线的机制却鲜为人知，因此研究早期感染中发挥作用的关键毒素至关重要。猪链球菌溶血素（Suilysin，SLY）是猪链球菌的关键毒素，是胆固醇依赖性成孔毒素家族的一员，其被认为在这些早期感染中起作用。Votsch等[9]研究了不同呼吸道上皮细胞对SLY的敏感性，包括在体外研究猪链球菌毒力机制中常用的永生化细胞系（Hep-2和NPTR细胞）以及原代猪呼吸道细胞，结果表明人上皮细胞系Hep-2最敏感，而原代猪上皮细胞几乎不受该毒素的影响，并且细胞膜上SLY的含量、细胞的胆固醇含量以及细胞的再密封能力都会影响不同细胞对SLY效应的敏感性。

4 临床症状及炎症反应机制

据报道，猪链球菌感染引起的几种临床表现与细菌在血液中的传播有关，如关节炎、心内膜炎和脑膜炎。败血症伴猝死或链球菌中毒性休克综合征是这种感染的显著特征[10]。为了在宿主血液中存活甚至增殖，猪链球菌必须克服宿主体内的先天免疫和营养限制，使宿主表现出临床症状。Ma等[11]发现猪链球菌2型强毒株在猪血清中的增殖能力高于低毒株，具有＞20 kb的内毒素相关插入区域，并通过分析确定了在该插入区域内编码的一个完整的N-糖链降解系统。这些发现证明与内毒素相关的N-多糖的降解系统使猪链球菌血清型2能够适应血清特异性碳源的可获得性，这可能是系统感染期间最佳定殖和完全毒力所必需的，但目前还需要更多的研究来证实N-糖链降解系统在其他猪链球菌强毒株或血清型中的存在。

猪链球菌相关的病理主要是几种细胞和分子介质（包括促炎细胞因子）引起炎症反应加剧的结果。几种细菌成分与不同炎症途径的下调或激活有关。高水平的猪链球菌溶血素产生被证明在猪链球菌诱导的白细胞介素(IL-1β)的产生中起关键作用。猪链球菌在宿主体内传播的过程中，SLY还参与细菌-宿主相互作用的其他几个方面。Lavagna等[12]揭示了SLY阴性菌株引发疾病的分子机制，SLY阴性猪链球菌诱导IL-1β水平升高，IL-1β水平升高需要通过Toll样受体2（TLR2）/髓样分化初级反应88（MyD88）途径识别细菌脂蛋白，而SLY阴性菌株较高的内化率导致黑色素瘤2（AIM2）炎性小体识别细胞内定位的DNA，从而促进IL-1β的产生。活体实验研究表明[11]，在猪链球菌系统感染期间，IL-1β可能通过调节控制细菌负荷所需的炎症而在宿主存活中发挥作用。尽管已有大量有关猪链球菌在小鼠、人、猪细胞中的体外研究，或其在小鼠模型中的体内研究报道，但关于诱导的细胞因子与猪菌血症之间的关系的体内数据仍然缺乏。

Hohnstein等[13]的研究表明猪链球菌2型血清感染仔猪后，IL-6和IL-10水平升高，但肿瘤坏死因子(TNF-α)、IL-17A和干扰素(IFN)-γ水平没有升高，并且感染后24 h出现明显的菌血症。体外猪全血试验表明[13]，猪链球菌2型毒株及其非包膜突变体在全血中可诱导相似水平的促炎（即IL-6）和抗炎（即IL-10）细胞因子。猪链球菌2型菌株与野生型菌株相比，非包膜突变体在全血培养中被迅速消除，但当用猪链球菌2型菌株感染外周血单个核细胞（PBMC）时，可以观察到其非包膜突变体（CPS）会损害细胞因子的产生。除2型猪链球菌外，血清型7和血清型9猪链球菌刺激的PBMC产生细胞因子的水平和模式相似，提示单核细胞是猪链球菌感染后产生TNF-α的主要来源，而TNF-α对血液中细菌的杀灭作用不大。

5 预防及治疗

全球对畜牧业预防性使用抗菌剂的限制使接种疫苗成为预防猪链球菌感染的最有效方法。尽管对这一主题进行了大量研究，但仍没有有效的商业疫苗可用。加强对这种病原体和潜在靶抗原的获得性免疫反应的了解将有助于推进疫苗的开发或改进。由于较厚的非包膜突变体(CPS)的存在，猪链球菌高度抵抗吞噬细胞的清除。Goyette-Desjardins等[14]针对猪链球菌2型CPS的单克隆抗体（mAb）的保护活性做了相关研究，结果显示所有单克隆抗体mAb均以CPS的唾液酸链为靶点，但与猪链球菌血清型1、1/2和14表现出不同的交叉反应，这些血清型的CPS结构与2型相似。只有免疫球蛋白(IgG1)mAb证明血清型2是特异性的，吞噬细胞试验进一步说明，不同的IgM单抗对其交叉反应的猪链球菌血清型产生调理作用，而IgG不能诱导细菌清除。然而，在小鼠被动免疫的模型中，并不是所有的IgM单抗都能抵抗致死性攻击，这表明Ig同型和靶表位都影响抗体的生物活性，这一结果有助于确定猪链球菌2型CPS的保护性表位，为进一步开发猪链球菌优化疫苗提供基础知识。

猪链球菌菌株多样性是阻碍制定适当控制战略和流行病学监测进展的主要挑战之一。识别分子工具来区分潜在的疾病相关菌株和非疾病相关菌株极其重要。鉴于猪链球菌在人畜共患病方面的潜力以及在抗菌素限制时代的重新出现，迫切需要更多的研究来对抗这种感染。