维普资讯 http://www.cqvip.com 2007,23(7) Chinese J ournal of Zoonoses 中国人兽共患病学报 733 文章编号:1002—2694(2007)07—0733—03 单核细胞增多性李斯特菌主要毒力因子研究进展 江玲丽,陈健舜,方维焕 中图分类号:R378.99文献标识码:A 单核细胞增多性李斯特菌(Listeria monocytogenes,简 称Lm)为重要的食源性人兽共患病原菌,可引起人和动物 的胃肠炎、脑膜炎、败血症、流产等。 。Lm为侵袭性胞内 菌,可穿越宿主的三道屏障,可在巨噬细胞和非巨噬细胞(如 上皮细胞等)中存活并增殖。Lm感染过程中的每一步均由 特定的毒力因子调控。其中LIP-2毒力岛(内化素岛)与Lm 的黏附、侵袭有关,位于该毒力岛上的基因是Lm所特有的 一个多基因家族(inlA、inlB、inlC到inlH),所有inl基因编 码的蛋白质具有高度同源性。 。而LIP-1毒力岛则与Lm 的胞内感染有关,由6个主要毒力因子的编码基因(pr,A. plcA-hly-mpl-actA—plcB)组成。 。这些毒力基因均由特定 的毒力调控因子所调控,其中以转录活化因子(PrfA)和应 答调控因子(VirR)最为重要。本文将从四个方面对其主要 的毒力因子进行综述,分别为黏附侵袭相关毒力因子、胞内 感染相关毒力因子、毒力调控因子和其它毒力因子。 1 黏附侵袭相关毒力因子 1.1 内化素(Internalins) 内化素为内化素家族的一群蛋 白质,包括InlA、InlB、InlC到InlH,其中InlA和InlB为最早 鉴定出的与细菌侵袭相关的毒力因子。 ,为Lm所特有“ , 由转录调控因子PrfA调节0 。新近研究表明,InlA的转录 还受Sigma因子调节,进而影响细菌对细胞的侵袭力和致病 性 。InlA为细菌穿越肠道上皮和胎盘屏障所必需 ,由 800个氨基酸组成.其N端具有亮氨酸重复(LRR)区域,并 由中间重复区(IR)与B重复区隔开,该LRR与IR区域为 Lm入侵人上皮细胞所必需。InlA C端包含Leu-Pro-X- Thr-GIy(LPXTG)基元。此基元能够以共价键连接肽聚糖, 在细菌穿越肠道屏障中发挥重要作用。 。InlA通过与人、 豚鼠或兔子的上皮细胞钙粘蛋白(E-cadherin)相互作用而发 挥其效应.与其受体钙粘蛋白的结合具有宿主种特异性。其 关键识别位点为钙粘蛋白第l6位氨基酸,在人、豚鼠或兔子 为脯氨酸,而在小鼠中该位点为谷氨酸,从而造成构象上的 差异而呈现种的特异性。 。通过对inlA基因及其功能分析 发现部分Lm临床和食品分离株在1414位的点突变形成终 止子(TAG)。产生了预测分子量为47kD的截短InlA,没有 重复区以及与菌体肽聚糖结合的LPXTG基序,这种菌株 的细胞侵袭力和对鸡胚的毒力降低。 。 InlB可介导Lm侵入肝细胞和非上皮细胞等0 ,由630 个氨基酸组成.其N端到C端分别为信号肽序列、LRR重复 区、IR重复区、B重复区和Gw区。其中Gw区可介导InlB 以非共价键连接脂磷壁酸吸附至细菌细胞壁表面.LRR重 复区及B重复区也参与InlB与靶细胞的互作。 。肝细胞生 长因子受体(Met)为InlB的主要受体,在LRR重复区的凹 陷部与InlB结合。而补体分子Clq受体为InlB的另一个受 体,该受体同时可抑制不同细胞中HIV的生长。”。新近研 究发现InlB与其受体的结合也具有宿主种特异性,在小鼠 它可以与肝细胞生长因子受体Met和补体分子Clq受体结 合参与细菌对肝和脾细胞的黏附,与肠上皮细胞的转位无 关。但InlB不与豚鼠或兔子的Met受体相互作用.表明In- lB对Met的活化也具有种特异性0 。 1。2酰胺酶(Ami)酰胺酶(Ami)由917个氨基酸组成,分 子量为102 kDa,其N端与金黄色葡萄球菌Atl自溶索的酰 胺酶区域相似,C端细胞壁锚定区域由8个Gw基元组成。 Ami除裂懈Lm细胞壁外,还可以通过其细胞壁锚定区使细 菌黏附至靶细胞表面。 ”,ami突变体对小鼠毒力降低,表 明Ami与毒力相关。 。然而,对于该自溶素黏附功能的意 义尚不清楚0 。 1.3细胞壁水解酶(p60) 由iap编码的p60蛋白或细胞 壁水解酶分子量为60kDa.其N端到C端分别为信号肽序 列、SH3区、苏氨酸和天冬酰胺(TN)重复区、胞壁质水懈酶 活性区。p60介导李斯特菌侵袭人非专职吞噬细胞,为该菌 细胞分裂所必需,将其缺失后导致细菌细胞的异常分裂并丧 失基于肌动蛋白的运动性.在小鼠中的毒力显著低于其亲本 菌株 。 1.4纤连蛋白结合蛋白A(FbpA)fbpA编码的纤连蛋白 结合蛋白A由570个氨基酸组成,与肺炎链球菌的纤连蛋 白结合蛋白PavA、化脓链球菌的Fbp54同源性很高 。尽 管缺乏信号肽序列.FbpA可暴露于细菌表面,研究表明Fb— pA具有多重功能,不仅参与细胞黏附,并可在转录后水平调 节LLO和InlB的含量,暗示其可以作为分子伴侣预防一些 毒力因子的降解,同时也是SecA2途径的底物。 。 1。5李斯特菌溶血素(LLO)LLO分子量为60kDa,属于 胆固醇依赖细胞溶索家族,参与Lm一级和次级吞噬小体的 逃离。”。LLO可刺激许多Ca 依赖的细胞应答,包括内皮 细胞黏附分子的表达;巨噬细胞中IL—l的分泌,HeLa细胞 中有丝分裂原激活蛋白激酶的活化,细胞凋亡;嗜中性颗粒 细胞的去颗粒化及脾细胞中细胞因子的分泌等。其细胞受 体为胆固醇,与脂筏有关0 。 1.6肌动蛋白聚集因子(ActA) ActA与Lm基于肌动蛋 白的运动性有关。”,有研究表明ActA也参与Lm的细胞黏 通讯作者l方维焕,Email1 whfang@zju.edu.crl 作者单位:浙江大学动物科学学院动物预防医学研究所,杭州 310029 维普资讯 http://www.cqvip.com 734 中国人ournal兽共 of Zoonoses 患病学报 Chinese J 2007.23(7) 附和侵袭 2.】 。ActA缺失突变株因改变了硫酸乙酰肝素 的识别功能,对鼠巨噬细胞IC一2l和中国苍鼠卵巢上皮细胞 在细胞内及细胞间运动。”。ActA由639个氨基酸组成・其 N端为信号肽序列.而C端为锚定分子到细菌表面的跨膜 区。中间为脯氨酸富集重复区.为结合血管舒张刺激磷蛋白 和Mena蛋白诱发肌动蛋白活性所必需.并调控细菌运动的 的黏附和侵袭力显著降低 。另外.若在无害李斯特菌中表 达ActA.则可使该细菌获得入侵上皮细胞系的能力。 。 1.7 自溶素(Auto)aut基因编码一种新的具有自溶作用 的GW表面蛋白自溶素。”。利用等位交换技术致aut失 速度和方向。 。另外.ActA N端区域(31aa一263aa)可单独 结合并激活Arp2/3.从而可以诱导肌动蛋白聚集和促进肌 动蛋白丝重排,最终诱发细菌的运动性。 。 2.3 己糖磷酸盐转运蛋白(Hpt) 关于Lm如何从宿主细 胞质中获取营养成分的资料很少.其机制也不明。现已知 活.构建的突变体对一些上皮细胞和成纤维细胞的侵袭力降 低,但不影响其在鼠巨噬细胞如J774中的侵袭力,同时该突 变体对豚鼠和小鼠的毒力降低。”。比较基因组学鉴定出无 害李斯特菌中没有aut基因,而表达Auto的无害李斯特菌 入侵细胞的能力与无害李斯特菌相似,表明Auto对Lm的 细胞侵袭是必需的.但并不充分.需与其它黏附侵袭相关毒 力因子协同作用。 2细胞内感染相关毒力因子 Lm侵入宿主细胞后.通过李斯特菌溶血素(LLO)、磷 脂酰肌醇特异性磷脂酶(PI—PLC)和卵磷脂酶(PC—PLC)的 裂解作用逃离吞噬小体。”。在靶细胞质中.Lm通过己糖磷 酸盐转运蛋白Hpt摄取细胞质中的营养成分0 ,并开始增 殖,同时借助ActA聚集宿主肌动蛋白丝实现细胞内或细胞 间的扩散 ”。被临近细胞吞噬后,Lm通过LLO/PLC的吞 噬体膜裂解作用,开始新的感染。 2.1李斯特菌溶血素(LLO) 磷脂酰肌醇特异性磷脂酶 (PI-PLC)和卵磷脂酶(PC-PLC)LLO为Lm逃离一级和次 级吞噬小体的主要毒力因子0”。LLO的缺失突变体无法进 入宿主细胞质中,对宿主无毒力。 。表达LLO的胞外感染 菌枯草杆菌能逃离吞噬小体并能在巨噬细胞的细胞质中增 殖。研究表明,在Lm逃离吞噬小体前,LLO通过改变吞噬 空泡中的pH值及Ca 浓度延缓后者的成熟,进而抑制含 Lm的吞噬小体与溶酶体的融合。”。同时,LLO对宿主具 有细胞毒性。 .通过其N端PEST区域的降解来维持平衡。 将PEST区域缺失后,该突变株的细胞毒性很强,致宿主细 胞严重损伤从而不能逃避细胞外的杀伤作用,对小鼠的毒力 比亲本菌株下降4个数量级。”。另外.改变LLO的信号肽 切割位点虽然不影响LL0蛋白的分泌与表达,但对小鼠的 毒力下降两个数量级0”。 plcA和plcB编码的两种细菌C型磷脂酶分别为磷脂 酰肌醇特异性磷脂酶(PI-PLC)和卵磷脂酶(PC-PLC),有助 于Lm逃离吞噬小体“ ”。PI-PLC具有磷脂酰肌醇特异 性,而PC—PLC范围则比较广泛,可水解鞘磷脂在内的各种 磷脂。 。PC-PLC先以无活性前体(proPC—PLC)存在,通过 细菌金属酶蛋白Mpl裂解其氨基端而激活“ 。PC-PLC可 介导不含LLO的Lm裂解人上皮细胞中的一级吞噬小 体。”。研究表明PI-PLC(plcA)可能与LLO协同作用,共 同激活宿主细胞途径,从而逃离吞噬小体。 。缺失pica构 建的Lm突变株与其亲本菌株相比,逃离吞噬小体的频率降 低些。而当Lm同时不含pica和plcB时,其逃离吞噬小体 的频率比单一突变株或野生型菌株更低。”。 2.2肌动蛋白聚集因子(ActA) 裂解吞噬小体后,Lm在 表面蛋白ActA作用下,诱导宿主肌动蛋白聚集.促进细菌 Lm主要利用细胞质中存在的葡萄糖一l一磷酸盐来维持其胞 内生活。该过程依赖于受PrfA调控的己糖磷酸盐转运蛋白 Hpt的表达,从而为细菌的细胞内复制和在小鼠器官中的增 殖提供可能。 。Hpt与将真核细胞胞质中的葡萄糖一6一磷酸 盐(G6P)摄人内质网的G6P转运蛋白在结构和功能上均 同源 。 3毒力调控因子 3.1 转录活化因子(PrfA)Lm大多数重要的毒力基因 (如户r .pica,hly.mp1.actA,plcB.inlA.inlB和 hpt)均由转录活化因子PrfA调控“”。PrfA属于Crp/Fnr 家族,由233个氨基酸组成.以活性和非活性两种形式存在. 可能通过协同因子将信号传导给PrfA转录系统,使其由一 种形式转变成另一种形式 。PrfA能够特异性地识别被调 节基因转录起始位点上游4lbp处的回文结构,其调节效应 强弱与回文结构对称互补程度有关“ 。PrfA调控的毒力因 子如LLO,PI—PLC和PC—PLC等在37℃时其表达量较高, 而当温度低于3O℃时,其表达量很低,同时无法检测到PrfA 的表达。究其原因,在低温条件下,prfA的mRNA形成了 稳定的二级结构(也叫热传感器)屏蔽了核糖体的结合位点一 SD序列0”,因而户r 不能被翻译。而在高温如37℃时该 二级结构被熔解,因而各毒力基因可以得到表达。将该二级 结构区域突变后,即使在低温情况下也能检测到各毒力基因 的表达。另外,PrfA的调控可以为正调控.也可以为负调 控,抑制该被调节毒力因子的表达。 。 3.2应答调控因子(VirR)VirR为最近发现的新的毒力调 控因子,virR缺失突变株对小鼠的毒力降低,同时对培养细 胞Caco一2的侵袭力也显著降低。通过研究发现,VirR调控 包括dltA在内的l2个毒力基因,virR缺失突变株的毒力下 降幅度比dltA缺失突变株大。其中一个被调控的基因为 mprF,编码具有调整膜功能的左旋赖氨酸磷脂酰甘油酯蛋 白,该蛋白可抵抗人的金黄色葡萄球菌0 。 4其它毒力因子 4.1 分拣酶(Sortase)基因组序列分析发现编码分拣酶的 两个基因分别为SortA和SortB,参与蛋白质的细胞壁锚 定。其中由SortA编码的分拣酶参与InlA和肽聚糖的结 合。 。缺失SortA的Lm不能内化至肠细胞Caco-2和肝细 胞HepG2中.也不能在感染小鼠的脾脏和肝脏中增殖。而 SortB编码的分拣酶参与有限的C端包含NXXTN分拣基 元的表面蛋白的锚定0 。 4.2胆酸盐水解酶(BSH) BSH的主要功能为分解已结 维普资讯 http://www.cqvip.com 2007,23(7) Chinese J ournal of Zoonoses 中国人兽共患病学报 735 合的胆酸盐,可由肠道的正常寄生菌包括类球菌、梭状芽孢 杆菌、乳酸菌和肠道球菌等产生。胆酸盐水解酶编码基因 bsh由转录调控因子PrfA正向调节。”,同时还受Sigma因 子调节c 3,Lm刚被摄入后的低氧条件能提高BSH的活 tion fragment length polymorphism of inlA for rapid screening of Listeria monocytogenes strains deficient in the ability to invade Caco一2 cells[J].Appl Environ Microbiol,2004,70(4): 218O 2185. 性 。bsh失活后,Lm在体外对胆酸的抵抗力下降,表明 BSH对细菌具有保护作用。bsh的缺失突变体口服感染豚 鼠后,其在粪便中的排毒量减少;静脉注射感染小鼠后,在肝 脏中的细菌增殖减少,对小鼠的毒力降低,表明BSH参与李 (103 Oiler M,Garmyn D,Rousseaux S,et a1.Truncated internalin A and asymptomatic Listeria monocytogenes carriage:in vivo investigation by allelic exchange(J3.Infect Immun,2005,73 (1):644 648. 斯特菌病中肠道和肝脏阶段的感染0”。 5 总 结 Lm在自然界分布广泛,且对环境的耐受性很强,因此 在食品储运及加工过程中,极易受Lm的污染。食用污染有 Lm的食品后,会导致人的李斯特菌病。尽管李斯特菌病的 病例不如其他食源性疾病常见,但其高死亡率依然使其成为 仅次于沙门氏菌感染的第二号致命的食源性疾病。。”。因 此,Lm的感染过程及其调控机理成为当前研究的重点,而 感染过程中的每个阶段均由相应的毒力因子调控。 近年来,结合分子生物学、细胞生物学、生物化学、结构 生物学和组织病理学等方面的技术,对Lm的毒力因子已有 比较深入的了解。一些新的毒力因子不断被发现,如重要性 仅次于PrfA的VirR毒力调控因子、胆酸盐水解酶(BSH)、 具有自溶作用的Auto蛋白、参与InlA和肽聚糖结合的分拣 酶(Sortase)等。随着新技术的发展及更完善动物模型的建 立,对Lm的毒力因子及其致病机理的研究将更加完善。 参考文献: (13Sleator RD,Hill C.Patho-biotechnology:using bad bugs to do good things(J).Curr Opin Biotechnol,2006,17(2):21卜216. 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(下转封3) 维普资讯 http://www.cqvip.com (上接封2) P713新近流行于欧洲和非洲的流感病毒基因分析//Ste- ven L.Salzberg-Carl Kingsford。Giovanni Cattoli。等 和泰国发现。研究说明多重耐药性施瓦岑格隆德沙门氏菌 在泰国从鸡感染人、在丹麦和美国,存在进I:I的泰国食品感 染人中并有进一步蔓延扩散的趋势。 P739德国柏林城市野猪中钩端螺旋体病的流行情况// Andreas Jansen-Enno Luge-Beatriz Guerra-等 为了更好地了解高致病性禽流感病毒在洲与洲之间传 播的生态学和流行病学,我们测序并分析36株新近采自欧 洲、北非和东南亚禽类中甲型流感病毒的全基因组序列。结 果发现这些序列都存在于亚洲以外的第一株流感病毒全基 因序列中。清楚地表明近来欧洲和非洲感染的野生和家养禽 类之问存在关联,同时还显示这些分离株与影响人类和禽类 的其它分离株也存在关系。这些分离株可分为3个明显的 系统分枝,其中1个分枝包含所有已知的非亚洲分离株,另 在141只来自柏林的野猪中,我们发现25只(18 )有 钩端螺旋体抗体(95 的可信区间是l2—25)。血清阳转与 慢性间质性肾炎有关联(暴露比值比是10.5;P=0.01),而 且在肾脏组织可以检出钩端螺旋体病原体。野猪也代表了 在城市环境中人类钩端螺旋体病的一个潜在感染来源。 P754挪威加工猪肉中小肠结肠炎耶尔森菌O:9血清型 的暴发流行//Danica Grahek-Ogden。Barbara Schimmer。 外新的欧一非分枝至少有3次传人到欧洲一非洲地区并形 成3个明显的、独特的进化亚分枝,是埃及和伊拉克近来一 些致死性人类感染病例的主要原因。有1分离株为最近再 Kofi ̄yo S。等 2006年2月,挪威对一起l1人感染O:9血清型小肠 结肠炎耶尔森菌的暴发流行事件进行调查。病例对照研究 和微生物检查显示即食猪肉制品可能是感染的来源。研究 分类的2个亚分枝提供证据。 P726食品中多重耐药性施瓦岑格隆德沙门氏菌的世界流 行//Frank M.Aarestrup。Rene S.Hendriksen-Jana Lock- 说明应采取适当的控制措施告知消费者此类产品存在的 风险。 P776荷兰结核药物耐药性和HIV感染的研究//Catharina ett。等 我们运用抗生素药物敏感性和脉冲场凝胶电泳方法对 来自丹麦、泰国和美国的人、食品和食用动物的581株施瓦 岑格隆德沙门氏菌分离株进行比较分析。耐药性的分离株 在来自泰国的人和鸡、美国的人群感染和从泰国进口到丹 Hendrika Haar。Frank G.J.Cobelens-Nico A.K ̄vaart。等 在1993—2001年期问。荷兰新诊断的结核病患者同时 感染HIV(5/308,1.6 )与没有感染HIV(39/646,0.6 ; 麦、美国的食品中是十分常见的,其中包括对奈啶酸的耐药 性。在所有观察到的183种脉冲场凝胶电泳图谱中,其中有 136(23.4 )株分离出3种最常见的图谱。14株丹麦的人 分离株中,其中有7株的电泳图谱也在泰国的人和鸡肉中发 现;390株美国人分离株中.其中22株的电泳图谱也在丹麦 调整暴露比值比为3.43,P一0.015)相比更经常出现多重药 物耐药性结核杆菌。在5个多重药物耐药性结核杆菌和 HIV共同感染的患者中.其中有4个是在国外出生的。 DNA指纹印迹分析提示传播是在荷兰以外的国家发生的。 (陈 亮摘译,严延生审校) (上接第735页) [24]Lety MA,Frehel C,Beretti JL,et a1.Modification of the sig— nal sequence cleavage site of listeriolysin 0 does not affect pro— tein secretion but impairs the virulence of Listerla monocyt0一 crobiol,2005,57(5):1367 1380. 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