布鲁氏菌病血清学诊断靶点的研究进展
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中国人兽共患病学报 324 Chinese Journal of Zoonoses DOI:10.3969/cjz j issn.1002—2694.2014.03.022 布鲁氏菌病血清学诊断靶点的研究进展 夏淑婷 (综述),王 鹏 ,宋志忠 (审校) 摘 要:布鲁氏菌病是由布鲁氏菌属细菌性引起的一种全世界广泛分布的人兽共患慢性细菌性传染病。人患病后,病程 长,反复发作,长期不愈;且很难通过流行病学和临床症状进行确诊。目前对于布病的诊断方法多采用血清学实验诊断,诊断 方法的核心则是诊断靶点,其决定了诊断的特异性及敏感性。本文就各诊断靶点的研究进展进行综述。 关键词:布鲁氏菌病;血清学诊断靶点;研究进展 中图分类号:R378 5 文献标识码:A 文章编号:1002—2694(2014)03—0324—05 Advanced on serodiagnosis methods for brucellosis XIA Shu—ting ,WANG Peng ,SONG Zhi—zhong。 (1.School of Public Health,Dali College,Dali 671000,China; 2.Key Laboratory of Endemic Disease Prevention and Control,Yunnan Endemic Disease Prevention and Control。Dali 67l000。China) ABSTRACT:Brucellosis iS a kind O{chronic bacterial zoonotic diseases with a wide distribution in the world caused by the bacteria of the Brucella genus.There are long duration,recurrent and long—term healing when people get sick.It is difficult to diagnose through/by epidemiological and clinical symptoms.Serological laboratory diagnosis is used more currently with core of diagnostic targets which determines the sensitivity and specificity of diagnosis.In this paper,we summarize the research pro— gress of various diagnostic targets. KEY WORDS:brucllosis;serological diagnosis targets;research progress Corresponding author:Song Zhi—zhong,Email:songl208@126.corn 布鲁氏菌病(Brucellosis,简称布病)是一种全 (CFT)、酶联免疫吸附试验(ELISA)、胶体金标试 验(GICA)等近十种 ],血清学诊断操作较为简便, 世界广泛分布的人兽共患慢性细菌性传染病。人间 布病是我国法定乙类传染病,人患病后,累及多种器 官功能,病程较长,久治不愈,严重者丧失劳动和生 活能力。布病防控的关键在于“三早”,“三早”的前 提则是诊断。在布病诊断上,由于其临床症状易与 类风湿性关节炎、病毒性肝炎、结核、流行性感冒及 也较为快速,已逐渐成为布病诊断最为常用的手段。 诊断靶点则是诊断方法的核心,其决定了诊断的特 异性及敏感性,迄今布病的诊断靶点分为三类,即脂 多糖(LPS)、外膜蛋白(OMPs)及其它菌体蛋白。现 将各诊断靶点做一简述。 1 脂多糖(LPS) 各种骨关节病相混淆,仅依靠临床症状的误诊率仍 然较高[1。],只有通过实验室检测才能确诊。 传统的布病实验室检测主要依赖于细菌分离培 布鲁氏菌LPS有3个区域:类脂A、核心低聚 养直接查到病原体,该方法耗时耗力,且实验室操作 存在潜在的危险性,并不实用;随着技术的发展,用 于人畜布病的血清学诊断方法已有试管凝集 糖和O抗原或O链,它的O链部分含有布鲁氏菌 表面绝大多数的抗原位点,是布鲁氏菌表面最为主 要抗原,根据LPS是否含有O链将布鲁氏菌分为粗 造型(rough,R)和光滑型(smooth,S)。研究表明O 链表面有7个不同的抗原位点,它们分别是A、M、C (M—A)、C(M)A)、c/Y(M>A)、c/Y(M—A)、c/ (sAT)、虎红平板凝集(RBPT)、补体结合试验 通讯作者:宋志忠,Email:songl208@126.corn 作者单位:1.大理学院公共卫生学院,大理 671000; 2.云南省地方病防治所云南省鼠疫防控技术重点实验室 大理 671000 Y(A>M)等,这7种抗原决定基在所有的S型布鲁 氏菌中分布不均一,且没有各自特异性特征 ,所 3期 夏淑婷等:布鲁氏菌病血清学诊断靶点的研究进展 325 以在采用血清学诊断布鲁氏菌病时,不能区分是自 然感染还是疫苗免疫。在这7个抗原位点中C/Y 抗原是布鲁氏菌和小肠结肠炎耶尔森菌O:9共有 的抗原[1 ,其中C/Y(M—A)抗原与小肠结肠炎耶 充分考虑临床症状及与可能交叉菌的排除检查。 2外膜蛋白(OMPs) 外膜蛋白(OMPs)是革兰氏阴性细菌的一类非 常独特但又非常重要的蛋白质,它们具有为外膜提 尔森菌O:9共有最多的一种抗原决定基,因此布 鲁氏菌病以LPS为基础的诊断与小肠结肠炎耶尔 森氏菌O:9存在严重的交叉反应口。 ;另外,布鲁氏 菌的LPS与沙门氏菌、土拉伦菌、假单胞菌、霍乱弧 供通透性,维持外膜结构稳定等作用,同时有些 OMPs又是一类重要的免疫原性物质,能刺激机体 产生免疫应答反应,因此成为免疫学中一种重要的 诊断靶点。在布鲁氏菌中,已有十几种外膜蛋白被 菌以及大肠杆菌O:157等细菌也有一定的交叉反 应eta-16]。 研究作为诊断靶点,主要的有BCSP31、BP26、 Ompl0、Omp25及Omp31等,它们与布鲁氏菌病诊 断存在交叉反应细菌中同源蛋白的氨基酸同源性大 都在5O 以下(BCSP31与沙门氏菌的同源蛋白氨 基酸相似性达57 ~58 ),详见表1。下面就几种 主要的蛋白分述如下。 尽管如此,LPS仍是迄今用于布病诊断最为常 用的靶点n ,在布病的防控中发挥着不可替代的作 用。文献报道的所用的全菌蛋白、粗制外膜蛋白、盐 析蛋白、酚盐蛋白等_】 ]中,从其提取工艺上可看出, 最主要的成分仍是LPS。使用LPS为靶点诊断时,应 表1布鲁氏菌免疫原性外膜蛋白与存在交叉反应细菌中同源蛋白的氨基酸相似性 Tab.1 Amino acid similarity between immunogenicity outer membrane protein of Brucella and the homologous protein of its cr0ss—reactiOn bacteria Note:a--Yersinia pestis,Yersinia s 0 6 rc £0 s,Yersinia enterocolitica;b--Salmonella enterica,Salmonella typhi murium;C--Vibrio cholerae,Vibrio parahaemolyticus,Vibrio vulnificus;d--Francisella tularensis. 2.1 BCSP。 该蛋白分子量大小约31 kD,为布鲁 氏菌细胞外膜蛋白,它抗原性强,具有保守性及多态 性,且种问同源性较高,经证实牛、羊、猪布鲁氏菌 BCSP。 基因同源性可达100 [2。。。不同研究团队 的免疫蛋白质组学结果显示,该蛋白既有良好的免 成有关,其具体的作用机制有待进一步的研究_2 。 有关其作为诊断靶点进行研究的报道较少,且主要 是国内的一些报道,在布鲁氏菌相关免疫蛋白质组 的报道中 引,也找不到Ompl0有关的信息。 2.3 Omp25该蛋白分子量大小为25 kDa,在维持 疫反应性,又有较高的特异性_2 。在布鲁氏菌的 基因诊断中,BCSP。 的编码基因也被作为PCR诊 布鲁氏菌菌外膜结构稳定性中发挥着重要作用。其 编码基因在布鲁氏菌种、生物型及各菌株中是一个 断的主要靶点_2 。但有研究者利用蛋白芯片进行 布鲁氏菌蛋白免疫学检测时,BCSP。 的抗体只存在 高度保守(除绵羊附睾种布鲁氏菌外同源性都在 98 以上)。Omp25的氨基酸序列在与布病有交叉 的细菌中又是最为特异。Boigegrain等_2。]在分析 布鲁氏菌受到酸刺激分泌的蛋白质时发现,Omp25 也被分泌到了细胞外;这提示这种蛋白与布鲁氏菌 于感染的山羊血清中,而被测定的62份确认感染布 病的人血清中并未发现其抗体 ,这也提示该外膜 蛋白作为诊断靶点在人群的检测中并不适用。 2.2 OmplO该蛋白分子量大小为i0 kDa,属于菌 的膜分泌系统相关,其可分泌的特征一方面说明其 可能在菌相关蛋白中占有较高的丰度,相关蛋白质 体外膜脂蛋白,是布鲁氏菌重要的免疫原性蛋白,存 在于所有已知的布鲁氏菌的种和生物型之中[25-26]。 0mplO与布鲁氏菌的毒力相关,有研究表明编码基 因的3 端具有138 bp的核酸序列与HemH亚铁螯 合酶相同,因此推测其与细菌对铁的利用和生物合 组分析显示其在2D图谱上出现多个蛋白点[21];另 一方面,当布鲁氏菌感染宿主时,其可游离的特性使 其更易激发机体发生抗体。 2.4 BP26又称Omp28,分子量大小为26 kDa,为 326 中国人兽共患病学报 可以诱导针对布鲁氏菌感染的细胞免疫作用,同时 布鲁氏菌的Omp31有3个亲水性氨基酸残基片段, 它还能引起保护性体液免疫反应l_3 。已有以 布鲁氏菌细胞周质蛋白,BP26存在于所有的布鲁氏 菌菌株中,在布鲁氏菌感染牛、绵羊、山羊和人中均 为优势免疫原,许多报道显示其可以用来作为血清 学检测的靶蛋白,并有较高的准确率_2 。 ;且有研究 者采用蛋白芯片的方法发现,该蛋白在所的布鲁氏 菌蛋白质组中唯一可与感染的人及羊血清特异反应 的靶点 。近来,BP26上两个线性表位已经确认 (”DRDLQTGGI 及 QPIYVYPD“ )l3 ,为进一 0MP31为基础建立的免疫学检测方法检测布病的 相关报道l_3 ,但在最近的蛋白芯片对感染人及山羊 检测的报道中,均未发现针对该蛋白抗体 ,因此 对该蛋白作为检测靶点需进一步研究。 3 其它蛋白 步对该蛋白的免疫学分析提供了基础。综合上述信 息,该蛋白在布病检测上有较好的应用前景。 2.5 Omp31该蛋白分子量大小为25 kDa,该蛋白 暴露于细菌表面,常以寡聚体形式存在,当温度低于 6O℃时,具有SDS变性的能力。它在布鲁氏菌不 同种属间非常保守,除流产布鲁氏菌(B.Abortus) 除OMPs外,布鲁氏菌中还有核蛋白L7/LI2, 伴侣蛋白GroEL及GroES,热休克蛋白DnaK,以 及超氧货物歧化酶SOD等具有免疫原性,也是潜在 的诊断靶点而被关注,但这些蛋白其它交叉细菌同 源蛋白的氨基酸相似性大都达6O 9/6以上(表2),这 会一定程度上影响其作为布鲁氏菌诊断的特异性。 外,其它所有布鲁氏菌种株都有表达_3 。 。Omp31 表2布鲁氏菌免疫原性菌体蛋白与存在交叉反应细菌中同源蛋白的氨基酸相似性 Tab.2 Amino acid similarity between immunogenicity mycoprotein of Brucella and the homologous protein of its cross-reaction bacteria Note:a--Yersinia pestis,Yersinia户5e“d0£“6 rc“£0s s,Yersinia enterocolitica;b--Salmonella enterica,Salmonella typhi murium;c--Vibrio cholerae,Vibrio parahaemolyticus,Vibrio vulnificus;d--Francisella tularensis. 3.1 L7/L12该蛋白分子量大小为10 kDa左右,为 清反应l2 舱 。但该蛋白进化中具有较高的保守 性,因此单独将此作为诊断靶点,可能影响诊断的特 异性。 布鲁氏菌胞浆核蛋白,它是核糖体的重要组成部分, 在细菌蛋白质合成过程中与延长因子相互作用,在 布鲁氏菌中它的基因同源性高达97.1 以上,免疫 原性分析I 7/I 12只有第15至第35个氨基酸属于 综上所述,由于布鲁氏菌是革兰氏阴性菌,存在 O特异性抗原,因此LPS仍然是布鲁氏菌病诊断的 最为重要的靶点,只是在做出诊断结论时要充分考 虑交叉反应的问题,可以结合临床症状与排除试验 加以确认。布鲁氏菌蛋白为靶点的诊断是布病诊断 的重要补充,是发展特异性诊断的努力方向。在蛋 疏水性氨基酸,剩余亲水性氨基酸残基占整个蛋白 序列的80 以上l_3 ,且作为抗原决定簇构成了蛋白 的主要部分,是T细胞优势抗原。以其为基础构建 的疫苗对感染具有最显著的抵抗作用口 。 。因此该 蛋白是一个潜在的诊断靶点。 3.2 GroEL该蛋白分子量大小为60 kDa左右,是 白靶点中外膜蛋白更是重点,而其它蛋白则又是补 充。外膜蛋白中,从目前国内外研究进展看,BP26 为首选靶点,BCSP。 次之,后续为OMP25,OMP10, 微生物中参与蛋白损伤修复的重要蛋白,同时在压 力条件下保持蛋白的正常折叠中发挥重要作用。有 OMP31,其中OMP25与OMP31各一布鲁氏菌的 一研究者通过构建的布鲁氏菌纳米小体抗体文库,发 现文库可特异性的识别伴侣蛋白GroEL,从而认为 个生物型中缺失。当然由于同一蛋白不同研究者 不同的实验条件,有些结果往往是相悖的,因此在研 该蛋白是布鲁氏菌的免疫主要蛋白_3 。其它研究 者也发现,GroEL在对人及牛的感染中是一种重要 制诊断试剂时,全面的评价所有靶点,从中筛选实验 所得的较好靶点进行进一步研究是比较可靠的途 径。 的毒力因子,可与受布氏菌感染的人、牛及绵羊的血 3期 夏淑婷等:布鲁氏菌病血清学诊断靶点的研究进展 327 参考文献: [1]Wang XM.Misdiagnosis analysis of 2 cases of brucellosis EJ]. 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