產(chǎn)氣莢膜梭菌冷知識

 

// 首次分離到：

1891年，威廉·H·韋爾奇William H. Welch在對一名38歲男子的尸體解剖過(guò)程中分離到，受感染的血管中有氣泡。這種特征將后來(lái)在一戰中英法士兵中出現的氣疽癥聯(lián)系起來(lái)。

 

//最古老的痕跡：

1991年阿爾卑斯冰川發(fā)現的、距今5000年以上的新石器時(shí)代“蒂羅爾冰人”奧茨（Ötzi）的木乃伊消化道中，利用高通量測序下一代測序鑒定出產(chǎn)氣莢膜梭菌的存在。

 

//首次發(fā)表全基因組序列：

首個(gè)C. perfringens全基因組序列發(fā)布于2002年。該菌株是1939年分離到的引起氣性壞疽的菌株，也是首個(gè)被測序的G+厭氧致病菌。

 

■ 產(chǎn)氣莢膜梭菌是動(dòng)物和人腸道中的正常菌群，是一種條件致病菌：

 

- 厭氧（非嚴格厭氧）、革蘭氏陽(yáng)性菌（G+）；

- 菌體呈梭狀，兩端鈍圓；無(wú)鞭毛、不運動(dòng)；可形成莢膜，可形成卵圓形芽孢；

- 生長(cháng)速度非?？?。在最適培養基中的，43℃下的代時(shí)為8-12分鐘，37℃下12-17分鐘。

 

■ 產(chǎn)氣莢膜梭菌能產(chǎn)生多種毒力因子（包括毒素和水解酶類(lèi)），使其能快速生長(cháng)、耐有氧環(huán)境、產(chǎn)生具有細胞毒性的硫化氫氣體，引起宿主組織和腸道毒性感染、氣性壞疽、腸毒血癥等疾病。

 

- 現已鑒定出的毒力因子超過(guò)20種（23種），根據其在腸道感染過(guò)程中的作用特點(diǎn)，可分為成孔毒素、膜破壞毒素、細胞骨架破壞毒素、緊密連接破壞毒素、黏液水解酶、基質(zhì)溶解酶、膠原酶。這些毒素和酶類(lèi)能夠單獨或協(xié)同作用，破壞宿主細胞和組織正常的生理結構功能，危害動(dòng)物健康。
 

 

- 不同菌株產(chǎn)生的毒力因子種類(lèi)不同，目前沒(méi)有發(fā)現任何一株菌能產(chǎn)生所有的毒力因子。

 

- 根據其產(chǎn)生的主要致病毒素種類(lèi)（α、β、ε 、ι、θ、CPE、NetB），可將產(chǎn)氣莢膜梭菌分為A~G 7個(gè)類(lèi)型。（注：“次要”毒素并不是指這些毒素的重要性或產(chǎn)生水平“次要”，而是指它們不屬于毒素分型體系）



■  據現有養殖行業(yè)對產(chǎn)氣莢膜梭菌的研究報道中，與雞腸道疾病有關(guān)的主要毒素是α、NetB。

- 所有產(chǎn)氣莢膜梭菌都能產(chǎn)生，通過(guò)水解細胞膜的磷脂引起細胞壞死。

 

- CPA是一種由370個(gè)氨基酸組成的鋅金屬磷脂酶，在鈣離子存在下與宿主細胞膜結合。其結構包括：N-催化結構域、C-膜結合結構域（具有免疫保護作用）、中央環(huán)結構域（含有神經(jīng)節苷脂結合位點(diǎn)）；

 

- CPA的活性受多種因素的影響，如細胞膜中磷脂酰膽堿（卵磷脂，PC）與鞘磷脂（SM）的比例、局部毒素濃度等；

 

- CPA是引起氣性壞疽的必要性毒素，其作用的發(fā)揮主要通過(guò)影響多種胞內代謝調控途徑來(lái)實(shí)現：

 

①直接水解細胞膜上的PC和SM；

 

②與質(zhì)膜中的Gi型GTP結合蛋白（G-GTP-BP）作用，激活內源性磷脂酶（PI-PLC）和鞘磷脂酶（SMase）的活性；

 

③CPA中央環(huán)區域上的神經(jīng)節苷脂結合位點(diǎn)與細胞膜上的激活原肌球蛋白受體激酶A（TrkA）相互作用，使PDK1和PKCθ磷酸化，激活MEK/ERK信號傳導和NF-κB，形成活性氧（ROS）引起細胞氧化應激、激活細胞凋亡機制，促進(jìn)IL-8分泌，促進(jìn)炎癥發(fā)生。

 

④通過(guò)破壞細胞膜上的GM1a脂筏的完整性，阻斷外周血中性粒細胞的分化和補充，降低宿主先天性免疫力。

 

⑤激活磷脂酶A2（PLA2）、誘導花生四烯酸（AA）分解代謝，生成前列腺素、白三烯等，引起血管收縮、血小板聚集，減少對感染組織供血，有利于產(chǎn)氣莢膜梭菌的增殖。

 

- 編碼基因位于接合質(zhì)粒的致病性位點(diǎn)NELoc1上，由293個(gè)氨基酸組成、約33kDa的β-成孔毒素，與β-毒素具有38%類(lèi)似

 

- NetB毒素研究還相對較少，但與其他 β-PFT毒素一樣，通過(guò)與宿主細胞膜結合并裝配為低聚物、形成跨膜孔，破壞靶細胞的磷脂雙分子層，引起鈉離子 、氯離子、鈣離子等的流入，導致細胞溶解。 

 

- NetB 單體約為0.18nm，包含3個(gè)主要結構域，如圖示A：①β-sandwich：綠色，與單體寡聚化有關(guān)；②stem：黃色，疏水跨膜結構，插入細胞膜；③rim：藍色，與細胞膜結合，參與毒素滲透進(jìn)入細胞膜；相較于其他β-PFT，缺失4個(gè)氨基酸，推測其在細胞膜上的受體與其他不同。

- 7個(gè)NetB單體在細胞膜中聚合成一個(gè)直徑為1.6–1.8 nm的親水孔，如圖示D：①NetB孔道優(yōu)先轉運陽(yáng)離子；②膽固醇能促進(jìn)NetB單體的寡聚化，對成孔發(fā)揮著(zhù)重要作用。