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程中分離到，受感染的血管中有氣泡。這種特征將后來在一戰(zhàn)中英法士兵中出現(xiàn)的氣疽癥聯(lián)系起來。

 

//最古老的痕跡：

1991年阿爾卑斯冰川發(fā)現(xiàn)的、距今5000年以上的新石器時代“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，也是首個被測序的G+厭氧致病菌。

 

■ 產(chǎn)氣莢膜梭菌是動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）、革蘭氏陽性菌（G+）；

- 菌體呈梭狀，兩端鈍圓；無鞭毛、不運動；可形成莢膜，可形成卵圓形芽孢；

- 生長速度非?？?。在最適培養(yǎng)基中的，43℃下的代時為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），使其能快速生長、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(xiàn)已鑒定出的毒力因子超過20種（23種），根據(jù)其在腸道感染過程中的作用特點，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(jié)構(gòu)功能，危害動物健康。
 

 

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

 

- 根據(jù)其產(chǎn)生的主要致病毒素種類（α、β、ε 、ι、θ、CPE、NetB），可將產(chǎn)氣莢膜梭菌分為A~G 7個類型。（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(jù)現(xiàn)有養(yǎng)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，通過水解細胞膜的磷脂引起細胞壞死。

 

- CPA是一種由370個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(jié)合。其結(jié)構(gòu)包括：N-催化結(jié)構(gòu)域、C-膜結(jié)合結(jié)構(gòu)域（具有免疫保護作用）、中央環(huán)結(jié)構(gòu)域（含有神經(jīng)節(jié)苷脂結(jié)合位點）；

 

- 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)揮主要通過影響多種胞內(nèi)代謝調(diào)控途徑來實現(xiàn)：

 

①直接水解細胞膜上的PC和SM；

 

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

 

③CPA中央環(huán)區(qū)域上的神經(jīng)節(jié)苷脂結(jié)合位點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(dǎo)和NF-κB，形成活性氧（ROS）引起細胞氧化應(yīng)激、激活細胞凋亡機制，促進IL-8分泌，促進炎癥發(fā)生。

 

④通過破壞細胞膜上的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(dǎo)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NELoc1上，由293個氨基酸組成、約33kDa的β-成孔毒素，與β-毒素具有38%類似

 

- NetB毒素研究還相對較少，但與其他 β-PFT毒素一樣，通過與宿主細胞膜結(jié)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(dǎo)致細胞溶解。 

 

- NetB 單體約為0.18nm，包含3個主要結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，插入細胞膜；③rim：藍色，與細胞膜結(jié)合，參與毒素滲透進入細胞膜；相較于其他β-PFT，缺失4個氨基酸，推測其在細胞膜上的受體與其他不同。

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