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金黄色葡萄球菌荚膜多糖的研究进展

2010-7-29 01:30| 发布者: admin| 查看: 3627| 评论: 0

摘要: 林本夫, 张乃生, 原丽红 (中国人民解放军军需大学军事兽医系,吉林长春 130062)摘 要: 金黄色葡萄球菌作为引起人和动物发病的一种主要的致病菌,已严重影响到人们的身体健康和畜牧业的发展。致病性金黄色葡萄球菌多 ...

林本夫, 张乃生, 原丽红

(中国人民解放军军需大学军事兽医系,吉林长春 130062

  要: 金黄色葡萄球菌作为引起人和动物发病的一种主要的致病菌,已严重影响到人们的身体健康和畜牧业的发展。致病性金黄色葡萄球菌多数含有荚膜成分,并且这种荚膜成分与金黄色葡萄球菌的毒力和抗噬菌作用有关。文章从金黄色葡萄球菌荚膜多糖的血清学分类、分子结构、影响因素、表达调控和致病机制等方面简要介绍了目前国内外关于金黄色葡萄球菌荚膜多糖的研究进展。

关键词 金黄色葡萄球菌;致病菌;荚膜多糖

葡萄球菌广泛地分布于自然界,致病性的葡萄球菌常引起各种化脓性疾患,如脓肿、败血症或脓毒败血症等。

过去按生化反应及所产生的色素,葡萄球菌可分为金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、白色葡萄球菌(S.albus)和柠檬色葡萄球菌(S.citreus3种。《伯吉手册》第9版,根据葡萄球菌的生理及化学组成(脱氧核糖核酸的G+C含量、细胞壁的成分、在厌氧条件下生长及发酵葡萄糖的能力),将其分为金黄色葡萄球菌,表皮葡萄球菌(S.epidermidis)和腐生葡萄球菌(S.saprophyticus)28[1]

金黄色葡萄球菌(以下简称金葡菌)是人和动物的重要的致病菌[2-3],从患乳腺炎的奶牛的乳汁中分离到的致病菌近一半是金葡菌[4-5],这些分离菌株中94%100%含有荚膜多糖(capsular polysaccharideCP)。因此,CP日益引起科研工作者的关注。

1  金葡菌荚膜多糖的血清型

KarakawaVann首次报道了金葡菌有8个血清型。后来又有人从246株金葡菌中发现除了4-型外,还有5-型和8-型,这两种血清型均为优势血清型。Sompolinsky等将这种血清类型系统扩展到了LL-11个。

Sompolinsky 等报道,只有10%的牛源分离株不能分型。还有报道称,在美国有59%的分离株不能分型。Poutrel等提出在早先的分型体系中加入336型抗血清,可以使不能分型的分离株得以分型。美国、俄罗斯和韩国也做过这方面的工作,都得到了相类似的结果,但是目前国内尚没有人做过这方面的工作。?

在金葡菌荚膜多糖的11种血清中,1型( CP1)和2型(CP2)的表达量最大,但是,在临床很少能分离到。其他血清型CP的生成量比上述两种都少。Poutrel等的调查结果表明,法国不同地区奶牛、山羊、绵羊的乳腺炎乳汁中均有5型和8型荚膜多糖的存在。同时研究表明,有70%80%金葡菌产生5型(CP5)或8型(CP8)荚膜多糖,因此CP5CP8被认为是细菌毒力和导致感染的主要因素,即这种荚膜成分与金葡菌的毒力和抗噬菌作用有关[6]

2  金葡菌荚膜多糖的分子结构组成

金葡菌荚膜多糖的化学结构现在已经研究清楚,他们是由2乙酰胺2脱氧D甘露糖醛酸,2乙酰胺2脱氧L海藻糖,-2-乙酰胺2-脱氧-D-海藻糖三个单糖组成的重复糖单元,CP5CP8都在糖醛酸部位被乙酰化[7]。但是,它们的糖苷键和乙酰化的位点完全不同,因此不存在免疫交叉反应。

3  金葡菌荚膜多糖生成的影响因素

目前,关于影响金葡菌CP生成量的因素,报道较少。

Poutrel等将人源和牛源金葡菌,同时用两种不同的培养基——复合培养基和合成培养基进行培养,以比较其生成CP5的能力;其菌体结合型和游离型CP5通过一步竞争性酶联免疫吸附试验进行检测。研究发现所生成CP5的总量及结合型CP5所占比例与培养基的性质,培养时间和菌种有关;并且两种菌株(人源和牛源)在合成培养基中培养时CP5的产量均高于复合培养基。Sutra L[8] 将人源金葡菌在以葡萄糖为碳源的合成培养基中振摇培养48 hCP5的产量可达最高,约300 mg/L培养基,此结论进一步被证实。

另外有资料表明,金葡菌在特定的培养基上培养时CP被优先生成,通过血清软琼脂检测发现,将培养于含有心脑浸液的肉汤培养基中的牛源和人源金葡菌,转入Mod 110培养基培养时,CP由致密型向疏松型转变[9-11]。同样,在由金葡菌感染所致乳腺炎的病牛体内及其乳汁中,也可检测到内源性CPMod 110培养基和牛乳中富含乳酸,这可能与CP表达量增高有关。然而,Watson等利用电子显微镜观察金葡菌形态特征,结果表明,从乳腺炎牛奶中分离到菌株在乳清培养基、Mod 110培养基、或者其它富含乳酸的培养基中培养时,其表型成分的性质不同。这些发现均有力地证明了不同的培养条件以及有机体的新陈代谢可能直接影响CP的生成量及其毒性。

最先对CP5进行定量和定性分析的Dassy B[9] String W T[10] 提供了在受控培养条件下金葡菌CP5结构的宝贵资料。①CP5是在对数生长期和对数生长后期合成的;②CP5的产量与能源及其利用效率有关,而与碳水化合物的浓度或碳、氮比无关;③CP5的产量由于供氧而增加。他们的研究还证实,无论对那一种金葡菌,有18种氨基酸对于CP的产生是必需的,培养于合成培养基的金葡菌的CP5的产量与能量的利用及其来源有关,而与碳水化合物的浓度和碳、氮比无关。

4  金葡菌荚膜多糖的表达调控和致病机制

金葡菌细胞外和细胞结合型荚膜多糖的表达是受一种叫做附属基因调节器的调节位点所控制(agr)。这些外蛋白中,有一部分与金葡菌的致病机理有关。大多数外蛋白都受agr基因的正调控,并且在菌体对数生长期停止后才生成[12]Dassy B T[13] 研究了agr基因在CP5表达中的作用,其结果表明,CP5的合成受此位点调控。

金葡菌的CP5CP8可能具有抗中性粒细胞吞噬的作用,并且抗CP型特异性抗体被认为具有调理素的作用[14]。似乎在异质性菌群中,菌体荚膜越厚重其抗吞噬作用越强,而荚膜较薄者,在黏着力方面可能更有效,从而被假定为包含有表达3型荚膜成分菌体的菌群。因此可以设想,金葡菌菌株表型变异的存在增加了其对不同环境的适应能力,从而增强其致病性[15]

为了研究CP5CP8的免疫原性,Vaan等将CP5CP8与无致病性的假单胞铜绿菌素外蛋白A重组,偶联物被用于人和动物身上以评价其安全性和免疫原性[16],其产生的抗体对相应的金葡菌有一定的杀灭作用,能够保护机体免受金葡菌的侵害。

Poutre等把CP5与多聚?L赖氨酸(分子量为5.2 ku)结合,进一步研究CP5的免疫原性。结果表明,结合的产物不同程度的增加了其免疫原性。

金葡菌作为引起人和动物发病的一种主要的致病菌,已严重影响人类健康和畜牧业的发展。而金葡菌的致病性和免疫原性又是由其CP决定,因此为更有效的防治金葡菌和减少其造成的经济损失,国内学者应尽快加强对金葡菌CP的进一步研究。

参考文献(略)

The Progress of the Capsular Polysaccharide of Staphylococcus aureus

LIN Ben-fu,  ZHANG Nai-sheng,  YUAN Li-hong

(Faculty of Military Veterinary, the Quartermaster University of PLA,Changchun,Jilin,130062,China)

Abstract:  Staphylococcus aureus is one of the most important pathogenic bacteria, and severely threaten the health of human being and animals.Pathogenic S.aureus has many kinds of capsular polysaccharide, which related to its virulence. The progress of research about serology typing, molecule structure, influence factors, express regulation and mechanism on the capsular polysaccharide of S.aureus in china and overseas were reported.?

Key words:?Staphylococcus aureus;pathogenic bacteria;capsular polysaccharide

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