豬鏈球菌流行病學及亞單位疫苗研究進展

文│段培培（遼寧省朝陽市動物疫病預防控制中心）

豬鏈球菌（Streptococcus suis，S.suis）是世界范圍內流行的主要的豬病原體之一，給養豬業造成了巨大的經濟損失。S.suis也是一種新興的人畜共患病原體，會給人類帶來嚴重的疾病甚至死亡。在豬和人身上，S.suis可引起敗血癥、肺炎、心內膜炎、關節炎和腦膜炎，并有不可逆的后遺癥。2005年在中國暴發的S.suis感染導致了大量的人類發病和死亡，促使全球對S.suis的研究增加。近年來，S.suis在病原學、基因組學、毒力基因挖掘、流行病學和疫苗研究等方面取得了重要進展。

一、豬鏈球菌流行病學

S.suis是一種影響豬生產性能的疾病，通常發生在10周齡以下的仔豬身上。S.suis是一種早期定植菌，即豬只在出生時或出生后不久就被定植，并成為正常菌群的一部分，這就使根除策略變得異常復雜。這種細菌通常存在于豬的上呼吸道，在基因上具有高度多樣性。

之前的研究中，根據細菌周圍莢膜多糖結構的不同，S.suis被分為35種血清型，包括血清型1/2和1-34，然后由于血清型32和34被重新分類而減少到33種。2013年，科學家提出從S.suis分類群中去除S.suis血清型20、22、26和33。因此，目前有29種真正的S.suis血清型。其中，血清2型在人和豬感染中最普遍，但也有由血清型4、5、9、14、16、21、24和31引起病例的報告。這29種血清型盡管分布可能因地理位置而存在一定差異，但從病豬中分離出的S.suis大多數屬于血清型1至9、1/2和14。其中，血清型2、3和9在歐洲和亞洲占主導地位。在北美，病豬中記錄了多種血清型，如血清型2、3、1/2、4、7和8。為了更好地了解S.suis復雜的流行病學，Denich等人在加拿大進行了一項研究，觀察到血清型9、2或1/2在臨床病例的全身部位最常見。臨床病例上呼吸道部位血清9型的檢測與全身部位血清9型的檢測呈正相關。然而，從病例上呼吸道部位的康復血清型與對照組之間沒有發現關聯。非分型菌株也經常被檢測到。這項研究證實，在北美的商業豬生產中可以發現多種S.suis血清型。關于南美豬感染的流行病學信息有限。現有研究表明，患病血清型以2或1/2型為主，其次為3、7、1（或14）型、6、8、18、28和27型。除了S.suis對養豬業的影響外，在過去幾年中報告的人類病例數量大幅增加。西歐、北美和南美、非洲、澳大利亞、新西蘭、印度、日本以及其他幾個東亞和東南亞國家，特別是中國、越南和泰國，都報告了人類S.suis病例。在這些區域，屠宰場和菜市場對生豬肉產品的食品安全控制質量差被認為是人類感染的一個主要原因。因此，應大力宣傳食品安全、衛生和健康教育，以減少S.suis對人類的威脅。

S.suis的水平傳播主要經口鼻途徑發生，通過氣溶膠傳播。有研究者認為，將攜帶潛在致病菌株的豬只引入畜群是導致疾病暴發的因素之一。研究結果表明，降低豬只的引入頻率可以作為S.suis防控的一種策略，然而，進一步了解疾病傳播機制對于實施和優化防控戰略至關重要。

二、豬鏈球菌亞單位疫苗研究

目前，S.suis的免疫接種主要是使用商業或自體全菌滅活疫苗。隨著S.suis流行病學復雜性的增加，對該病的防控愈發困難，特別是“疫苗免疫失敗”也很常見。在感染了S.suis不同菌株或血清型的豬群中，需要使用多價疫苗或能提供強交叉免疫保護的疫苗來充分控制感染。傳統的全菌滅活疫苗不能滿足這一條件，而基于不同血清型保守蛋白構建的亞單位疫苗，如果能抵御異源血清型菌株的攻擊，在臨床實踐中則更具應用前景。因此，“通用”保護性抗原的鑒定無疑將有助于這類新型疫苗的開發。

1.亞單位疫苗研究現狀。在過去幾年中，具有抗原性或免疫原性的S.suis分子已被報道，其中大多數是通過免疫蛋白組學發現的，這些研究使用的是感染豬或人的康復血清和/或實驗室生產的免疫血清。除了少數幾項關于血清9型的研究外，基于免疫蛋白組學的研究主要涉及血清2型S.suis。除了這種方法外，也有報道使用體內誘導抗原技術鑒定血清2型抗原的。最近的一項研究解決了對更全面的血清型間分析的需求，該研究進一步確定了歐洲最流行的S.suis血清型所共有的一組表面蛋白。基于它們在菌株/血清型之間的分布，以及它們與細菌表面抗體的反應性或能夠被免疫血清識別，這些新蛋白質/分子已被提議作為候選疫苗。目前已針對一些蛋白的免疫原性進行了評估，其他蛋白已使用體外調理吞噬試驗進行了測試，但只有少數蛋白在小鼠和豬保護模型中進行了試驗。然而，這些蛋白抗原的使用是否符合疫苗制劑的現行法規和可行性仍有待進一步評估。例如，其中一些免疫研究使用了弗氏完全佐劑（FCA），已知這種佐劑具有劇毒并與多種病變相關。因此，FCA的使用高度局限于抗體的研究生產，對這種佐劑的不良反應阻礙了它在美國獲得人藥或獸藥的許可。由于FCA的免疫刺激能力尚未被任何佐劑所超越，因此幾種所述S.suis蛋白抗原的免疫原性和保護潛力仍有待證實。

盡管大多數抗原蛋白已根據其在不同菌株中的表達被選為候選疫苗抗原，但只有極少數抗原已被分析其誘導交叉保護的能力。33和128kDa的免疫原性蛋白對小鼠的同源血清2型菌株提供了保護，但對異源（不同的ST）血清2型菌株只有部分或沒有保護。由于亞單位疫苗的目標是找到一種通用的保護性抗原，因此迫切需要進行交叉保護研究。然而，除報道的血清型1、2、1/2、3、7和14的小鼠感染模型和僅針對血清型2和9的幾種豬感染模型外，由于缺乏大多數S.suis血清型的動物模型，這在一定程度上對研究進展產生了影響。

2.幾種保護性抗原研究進展。

最初研究的抗原蛋白主要是S.suis毒力相關因子EF、MRP和SLY，在使用不同免疫方案和動物模型的幾項研究中，這三種蛋白已被證明具有高度的免疫原性。由于三種蛋白在多種血清型中分布，有人認為這些保護性抗原可能具有交叉保護性。MRP和EF可以作為亞單位疫苗的保護性抗原的第一個證據是由Wisselink等人報道的。MRP和EF亞單位聯合疫苗能夠保護豬抵抗MRP＋EF＋表型的強毒血清2型菌株的攻毒，而僅含有MRP或EF的疫苗都沒有保護作用。然而，MRP和EF亞單位聯合疫苗獲得的保護水平取決于所使用的佐劑。最近，一種表達截斷MRP的重組病毒在小鼠模型中被用作疫苗載體。觀察到抗MRP抗體滴度顯著增加，但即使在接種三劑疫苗后也只能獲得部分保護。用Diluvac ForteR佐劑配制的純化SLY完全保護小鼠免受同源菌株攻毒。用同樣的SLY配方免疫的三頭仔豬攻毒后提供部分保護。另一項研究顯示，盡管SLY與FCA配合能產生高水平的IgG，但對小鼠僅具有部分保護作用。Du等人研究表明，用重組非溶血性SLY突變體免疫小鼠可誘導高水平抗體，并減少攻毒引發的炎癥反應，然而，在該模型中未評估保護作用。從這些觀察結果可以得出結論，針對MRP、EF和/或SLY的高水平抗體并一定提供保護，它們作為亞單位疫苗的使用仍然存在爭議。上述研究也未能誘導對血清9型的保護。事實上，由于這些蛋白在致病性血清2型菌株中并不廣泛存在，除非與其他更“通用”的免疫原性蛋白結合，否則它們作為交叉保護亞單位疫苗的用途是有限的。

Li等鑒定了一種110kda的蛋白，命名為“表面抗原1”，即Sao，它表現出革蘭氏陽性細菌膜錨定表面蛋白的典型特征，并與臨床感染2型S.suis的康復期豬血清反應。一種Sao特異性抗體能夠與33種S.suis血清型中的28種和26種血清2型分離物中的25種反應，表明其在S.suis中高度保守。因此，Sao成為一種有吸引力的亞單位疫苗候選。在首次免疫研究中，使用emulsign - plusR配制的Sao被證明具有高度的免疫原性，但所產生的抗體對血清2型S.suis沒有保護作用。對IgG同型的評估表明，雖然在Sao免疫的動物血清中誘導了IgG1和IgG2同型，但在該疫苗方案下，IgG1反應優于IgG2反應。在第二項研究中，Sao與Quil-A佐劑聯合使用，成功地在小鼠和豬中預防血清2型S.suis。在這種情況下，Sao誘導的抗體對S.suis具有調節活性，并部分保護豬對S.suis的氣溶膠感染。盡管Sao作為一種通用亞單位疫苗對大多數S.suis血清型誘導保護的有效性仍有待評估，但該蛋白是迄今為止惟一被證明能誘導交叉保護的抗原成分。

研究顯示，添加抗CPS的抗體可增加體外調理吞噬作用和吞噬細胞對細菌的殺傷，表明CPS特異性抗體反應具有很高的保護潛力。CPS突變株接種后的保護性降低表明，針對CPS的抗體可能在對S.suis感染的完全保護中發揮一定作用。然而，CPS是一種較差的免疫原性分子，因為它會干擾宿主先天免疫系統的激活。一項在小鼠和豬身上進行的S.suis臨床感染過程中體液適應反應的研究表明，針對CPS的抗體反應非常低。事實上，主要的CPS特異性反應是由低IgM滴度和缺乏IgG產生組成的。因此，開發一種旨在產生抗CPS抗體的疫苗無疑是一個挑戰。實際上，豬的免疫試驗表明，反復注射純化CPS或減毒活疫苗導致誘導的CPS特異性抗體滴度非常低。有趣的是，應用一種疫苗在母豬中誘導了抗CPS的抗體，但在仔豬中沒有。眾所周知，對T細胞獨立抗原的反應在年輕人中是有限的。因此，動物的年齡可能是CPS疫苗應用的另一個障礙。盡管如此，CPS仍然是一種有希望的候選疫苗抗原。由于CPS是S.suis的核心抗原，它有可能作為一種候選疫苗，普遍預防同一血清型內的所有菌株。這種疫苗將是血清型特異性的，但報道的1/2、2和1血清型交叉反應除外。因此，如何克服其較差的免疫原性是面臨的主要挑戰。

三、結語