產腸毒素大腸桿菌主要毒力因子介紹

費文濤 張晨飛

摘? 要：腸道是豬消化系統的主要組成部分，同時也是免疫系統的最大組成部分。腸道的功能在于消化食物、吸收營養，同時還負責保護機體免受毒素和病原的侵襲，所以保持豬尤其是保育豬的腸道健康是保證豬群健康生產的基礎。而腸道致病菌感染引發的腹瀉對豬的腸道健康是一個巨大的挑戰，同時也是全球養豬業發展的巨大挑戰。

關鍵詞：大腸桿菌;毒力因子;腸道;豬

中圖分類號：S855 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2018）12-0016-02

豬尤其是仔豬的腹瀉通常與一種或者幾種大腸桿菌感染有關，這些致病性大腸桿菌通常包括產腸毒素大腸桿菌（Enterotoxigenic Escherichia coli ，ETEC）、產志賀毒素大腸桿菌、神經毒素大腸桿菌、腸致病性大腸桿菌、腸出血性大腸桿菌、腸集聚性大腸桿菌和腸侵襲性大腸桿菌等，其中最為常見的是產腸毒素大腸桿菌，該致病菌通常和新生仔豬腹瀉及斷奶后仔豬腹瀉有關，是威脅仔豬腸道健康的主要致病菌之一。

大腸桿菌感染腸道時通常包括兩個過程，首先是借助黏附素與小腸絨毛上皮細胞的受體結合，定植在小腸絨毛上，這一過程并不直接產生損傷，而后這些致病菌會分泌腸毒素，阻礙腸上皮細胞的功能，引起腸道分泌增加，降低水分吸收，從而導致腹瀉。整個過程中協助大腸桿菌感染腸道的黏附素以及導致宿主腸道腹瀉的腸毒素均為大腸桿菌的毒力因子。ETEC最主要的毒力因子包括菌毛黏附素和腸毒素，其功能與宿主受體密切相關，因此，ETEC通常表現出高度的種屬特異性。

1? 菌毛

大腸桿菌感染機體后致病的第一步是黏附素與小腸絨毛受體結合。菌毛是最常見的黏附素，而從腹瀉的斷奶仔豬分離的大腸桿菌中最常見的菌毛是F18和F4。其中，F4菌毛黏附素與仔豬斷奶前腹瀉有關，而斷奶后腹瀉與F18和F4的組合有關。

1.1 F18菌毛

菌毛是突出于細菌表面、細長的蛋白質附屬物，長0.5 μm～1.5 μm。每個細菌表面通常有100～300根菌毛。菌毛按形態可分為2類：菌毛和纖絲。菌毛具有剛性結構（直徑7 nm～8 nm），而纖絲相對薄而柔軟，直徑不固定。F18屬于纖毛類菌毛，長? ?1 μm～2 μm，由主要結構蛋白Fed A折疊螺旋形成。F18抗原有兩個變種，F18ab和F18ac，其中a為共同抗原，b和c為特異性抗原。F18ab主要存在于產志賀毒素大腸桿菌和ETEC中，體外表達很少;而F18ac則主要存在于ETEC中，體外很容易表達。含有F18的ETEC多產生熱穩定腸毒素（Heat-stable Enterotoxin，ST），而較少產生熱敏感腸毒素（Heat-labile enterotoxin，LT）。依據基因品系的不同，某些品種豬因腸道內不含F18受體基因，表現出對F18 ETEC的耐受性，與對F18 ETEC敏感豬相比，感染率從6%～87%不等。

1.2 F4菌毛

F4菌毛形態多樣，但通常情況下是細長的絲狀蛋白聚合物，主要由Fae G亞基組成。它有3個抗原異構形式：F4ab、F4ac和F4ad，其中a為主要共同抗原，b、c和d為特異性抗原。臨床上以F4ac最為常見，在斷奶后仔豬腹瀉中所占比率可達96%～98%。F4基因的表達受環境因素影響很大，溫度、pH以及培養基等均可以影響到基因的表達。

1.3? 其他黏附素

其他菌毛黏附素F5、F6、F17和F41通常與保育豬的產腸毒素大腸桿菌腹瀉有關，但在斷奶的腹瀉仔豬中也能檢測到，并且有可能和F18或F4共同存在。研究表明，在斷奶仔豬腹瀉中F5、F6和F41出現的比例分別為4%、10%和2%，但近年因仔豬斷奶日齡的提早和哺乳時間的縮短，這些黏附素在斷奶仔豬中被檢出的比率越來越高。

2? 腸毒素

腸毒素是由包括ETEC在內的大腸桿菌分泌的胞外蛋白或多肽，可以影響腸道上皮細胞功能，包括熱穩定毒素（ST）和熱敏感毒素（LT）兩種，其中LT分子量較大，為88 kDa左右，而ST分子量較小，只有1 kDa～5 kDa。

2.1 LT腸毒素

LT腸毒素由A、B兩種蛋白結合組成，A是一類酶而B為一類五聚體，兩者經非共價鍵結合形成LT;感染宿主時，A、B亞基起初分泌于胞漿中，并在周質間隙中加工成熟成為全毒素，B亞基與宿主細胞神經節苷脂結合后，A亞基中的A1片段定位到宿主細胞的內質網上，激活宿主細胞腺苷酸環化酶系統，誘導液體和電解質的分泌，降低吸收。

2.2 ST腸毒素

ST腸毒素包括STa和STb異構體兩種。STa分子量較小，只含有18個氨基酸和3個二硫鍵。該毒素可溶于水和甲醛，并且能夠被蛋白水解酶水解，在沸水中可耐受15 min，任何能夠破壞二硫鍵的消毒劑均能消除該毒素。STb則含有48個氨基酸，4個半胱氨酸殘基和2個二硫鍵，該毒素不溶于甲醛但能被蛋白水解酶水解。STa和STb均和腹瀉有關，STa主要引起新生仔豬腹瀉，但也可以和其他腸毒素一起引起斷奶豬腹瀉。