仔猪肠毒素性大肠杆菌病的防治
发布: 2010-05-13 | 作者: 许建民,赵德明 | 来源: 《中国兽医杂志》
大肠杆菌病是由致病性大肠埃希氏菌的某些血清型引起的以新生和幼龄动物为主的肠道传染病病原菌。临床表现以腹泻、败血症、赤痢样症候及肠毒血症为特征。自1885年Escherich氏发现大肠杆菌后的60多年间，大肠杆菌一直被认为使非致病性的肠道正常菌丛的组成部分。后经40多年的研究与临床观察，证实一些特殊血清型的大肠杆菌已毫无争议地列入致病性菌群，对多种动物和人均可致病。Schefield等在1955年证明了大肠杆菌对猪的致病性，从此各国对仔猪的大肠杆菌性腹泻不断地进行了广泛的研究。引起仔猪腹泻的病原很多，其中包括传染性胃肠炎病毒、轮状病毒、球虫和大肠杆菌，但由大肠杆菌引起的腹泻是主要的。美国新生仔猪下痢中48%是由大肠杆菌引起的；朱瑞民(1988)统计表明，我国由大肠杆菌引起的腹泻的发病率和死亡率分别占整个发病率和死亡率的56.2%和24.7%，给生产造成了巨大经济损失。
1 病原学
大肠杆菌在分类上属于肠杆菌科埃希氏属，通常认为该属只含大肠埃希杆菌1个种，种以下的一律称为血清型。大肠杆菌是依据构成血清型的主要抗原O、K、H进行分类的，O抗原(菌体抗原)有171种，引起仔猪腹泻常见血清型为O101、O64、O138、O139、O141、O147、O149、O157、O8、O9、O20。K抗原(荚膜抗原)有80种，H抗原(鞭毛抗原)有56种。由大肠杆菌引起的新生仔猪的腹泻多发生在1～4日龄。致病菌产生1种或多种肠毒素，这种菌被称为肠毒素性大肠杆菌(ETEC)。ETEC利用1种或多种菌毛粘附素吸附在新生仔猪小肠黏膜上。目前研究发现的动物肠道病原性大肠杆菌的菌毛粘附素抗原有F4(K88)、F5(K99)、F6(K987P)等10余种。与仔猪腹泻有关的F抗原有F4(K88)、F5(K99)、F6(K987P)、F41。本菌吸附在小肠并产生1种或多种肠毒素如STa(STⅠ)、STb(STⅡ)或LT。现已发现新生仔猪腹泻中最常见的ETEC属于血清型O149、O8、O147及O157呈F4阳性，并产生LT、STb肠毒素。而血清型是F5、F6及F41阳性的ETEC产生肠毒素STa或很少产生STb。
2 致病机理
在特定环境及宿主条件下，ETEC菌株在小肠上皮的粘附程度是导致胃肠功能紊乱的主要原因。其致病机理为：一是能产生特异的粘附素粘附于小肠黏膜表面；二是粘附后产生蛋白毒素而发挥致病作用。故ETEC菌株的致病前提必须在小肠定居繁殖并产生肠毒素。
2.1 ETEC粘附素 菌毛粘附素而有助于在小肠黏膜上皮细胞及结膜层上附着。它们由结构蛋白亚单位组成，常起支持菌毛顶端的黏液蛋白的作用。菌毛以血清学反应或受体特异性而分类。菌毛有不同的命名法，例如，猪ETEC菌毛粘附素在发现后被认为是荚膜抗原，命名为K88和K99。现在更标准的命名法F命名法已被采用。
猪ETEC菌毛粘附素的产生、蛋白结构和免疫特性已进行了大量的研究。大多数菌毛粘附素都与从特异动物品种分离到的大肠杆菌特异血清型有关。F4(K88)粘附素是1961年由Orskov等首先从患肠炎和水肿病的病猪中分离到的，是猪源ETEC的一种主要粘附素，也是研究最多的一种粘附素。已知F4(K88)有F4(K88ab)、F4(K88ac)、F4(K88ad)3种血清型。其受体性质为β-D-半乳糖，定居部位为小肠前段。
F5(K99)粘附素是Smith等1972年从腹泻犊牛和羔羊中分离到的，定居于牛、羊、猪小肠中后段，其受体性质为唾液酸、半乳糖。
F6(K987P)粘附素是Nagy等1976年首先报道，此菌毛主要由蛋白质组成，在体内和体外均可吸附于小肠上皮细胞刷状缘，主要定居于猪小肠后段，受体性质为糖蛋白。
F41粘附素是1978年Morris首次发现，1982年由De Graff等首次确定为一种新的粘附素，定居于猪、牛、羊小肠后段，受体性质是血型糖蛋白AM。
菌毛的产生是由位于细菌染色体(F1、F41)或质粒(F4、F5、F6)上的基因控制的，即大肠杆菌的某一质粒可编码粘附素，许多菌毛(例如F1和F6)可能变异或经过数次传代后而表达不好，其他菌毛(如F5和F41)可有量的变化，仅在低葡萄糖或丙氨酸培养基中表达良好，如Minca培养基。
菌毛结合在小肠黏膜上皮细胞膜的特异受体上，特异或非特异地吸附在肠上皮外的黏膜上。产生F5、F6和F41的ETEC多吸附在空肠或回肠下部，而F4阳性的ETEC趋于吸附在整个空肠和回肠部。某些猪肠上皮细胞上没有F4粘附素的受体，因此对F4阳性的ETEC感染有抵抗力。不同猪肠黏膜上皮的刷状缘，对产生不同变种F4ab，F4ac，和F4ad的分离株粘附的敏感性不同，后来的研究表明，猪至少有5种表现型。另外，F5阳性的分离株感染具有年龄抗性，而F4阳性分离株无此特点。仔猪多在出生后头几天对F5阳性ETEC感染敏感而后有抵抗力，其抵抗力可能与随着年龄的增加小肠上皮细胞受体数量减少有关。
2.2 ETEC肠毒素 ETEC粘附在小肠黏膜上产生肠毒素，继而使小肠中水分和电解质的量改变，如果大肠不能将来自小肠的过多的水分和电解质吸收则导致腹泻。猪产生两类肠毒素：热稳定毒素(ST)，可抵抗100℃，15 min条件，根据在甲醇中的溶解和生化特性，ST又分为STa和STb，其中STa是引起幼畜腹泻的重要致病因子之一；另一种是热敏感毒素LT，在60℃，15 min条件下灭活，分子由一个约28 kDa的A亚基和5个约11.5 kDa的B亚基组成，全LT分子及无毒性的B亚基均具有很好的抗原性。A亚基具有生物学活性，B亚基能结合在小肠上皮细胞表面神经节甙脂受体上，结合后，A亚单位激活腺苷酸环化酶而产生cAMP。细胞内大量cAMP导致Cl、Na、HCO3及水在小肠管内的分泌增加。过量的分泌导致脱水、代谢性酸中毒，最后死亡。根据编码毒素的基因的细微差别，由人和猪ETEC产生的LT被命名为LTh和LTp。
3 诊断
引起新生仔猪腹泻的病原很多，对肠道大肠杆菌感染的诊断要依靠临床症状、组织病理学变化及在小肠黏膜能检出革兰氏阴性细菌。更重要的是能分离出大肠杆菌的血清型并检测出毒力因子中的1种或几种。对肠毒素及细胞毒素的检测较费时间，直到现在，还依据毒素生物学特性进行检测。菌毛粘附素测定可用血清学方法，例如，凝集法、免疫荧光法、采用兔多克隆抗血清的ELISA等。最近的先进技术大大提高了对大肠杆菌病诊断的准确性。国内刘秀梵等先后研制出针对K88抗原的a、b、c、d 4因子、K99、987P和F41的特异单抗44株，并建立了腹水直接标记HRP酶和检测ETEC所致幼畜下痢粪便中单个粘附素抗原的单抗夹心ELISA。
现在，探针和聚合酶链式反应(PCR)已用于猪ETEC的菌毛粘附素和肠毒素的编码基因的检测。对猪ETEC菌毛粘附素和肠毒素而言，采用标准血清学和生物学鉴定法检测与运用基因探针的检测有高度相关性。目前，许多实验室已将探针应用于腹泻猪粪便中ETEC的直接检测和ETEC分离株的鉴别诊断，PCR技术的运用将极大提高目前基因探针技术的敏感度。
4 防治
4.1 综合性防制 由于该病发病因素复杂，受多方面条件影响，故可采取加强防疫卫生、改善饲养管理、提高猪体防疫能力为中心的综合性防制措施。给怀孕和哺乳母猪补充矿物质和维生素饲料，仔猪及早吃上充足的初乳。圈舍经常保持清洁、干净、卫生、光线充足、通风良好、定期消毒、勤换垫草等。
4.2 疫苗预防 研究发现，ETEC腹泻可以获得自然免疫，这就为ETEC菌苗的提供了理论基础。目前预防仔猪大肠杆菌性腹泻最有效的措施是采用疫苗对怀孕母猪免疫接种。现已研制出的基因工程苗有大肠杆菌987P基因工程苗，大肠杆菌K88-ITB双价基因工程苗，大肠杆菌K88-K99-987P三价基因工程苗和大肠杆菌K88ac-ST1-LTB基因工程苗等，能有效预防效应菌毛型大肠杆菌引起的仔猪腹泻；灭活苗主要有大肠杆菌K88(K99、987P)单价苗、K88-K99双价苗、K88 -K99-987P三价苗及大肠杆菌多价苗等。对预防仔猪腹泻有不同程度的预防效果。王多福用自制大肠杆菌灭活苗预防仔猪腹泻也取得良好效果。这是因为不同地区、不同猪场的致病性血清型有较大的差异，而且血清型在不断变化，姜卫东等报道E.coli的O119原为犊牛消化道的主要血清型，现已成为仔猪腹泻性大肠杆菌的优势血清型，这也就使得疫苗的预防效果受到了一定的限制。
4.3 微生态制剂防制 微生态制剂是一种活菌制剂，用它可使患病动物微生态平衡，达到防制疫病的目的。现已有用促菌生、调痢生(8501)、双歧杆菌制剂、乳酸类菌等来间接抑制大肠杆菌过量繁殖报道。如张永红等用211菌来防治仔猪腹泻；刘勇等用微生态制剂促康生Ⅱ号治疗大肠杆菌引起的仔猪的腹泻；李书华等用制痢康防治仔猪腹泻；王士长用益生素防治哺乳仔猪下痢，同时也有人采用在饲料中添加乳糖和有机酸等来防治新生仔猪腹泻。
4.4 药物防治
4.4.1 抗生素药物防治 随着抗菌药物的研究和利用，大肠杆菌的耐药性问题也日趋突出，于是人们又在不断开发出新的抗菌谱更广的药物，如头孢类、新喹诺酮类药物，这是由大肠杆菌的耐药机理决定的，大肠杆菌的耐药机理包括诱导、突变、耐药性质粒的转移、细菌的DNA旋转酶活性的改变、细胞主要外膜蛋白带的缺失或改变，引起膜通透性的降低。其中耐药性质粒的介导是细菌耐药的主要因素。
4.4.2 中药防治 中药作为替代抗生素解决耐药性和药残的重要方案，已越来越受到重视。中药主要是通过激活网状内皮系统和补体，激活巨噬细胞和T、B淋巴细胞，诱生多种细胞因子等来发挥其免疫调节作用。同时中药具有促进水、钠从肠道向肠黏膜上皮细胞转运的作用，还有一些中药对小肠运动有抑制作用，这些都构成其抗腹泻作用的重要机理。曹国文研制了中草药抗猪大肠杆菌制剂用于治疗仔猪下痢，取得了明显成效，上述复方中药制剂中，苦参、瞿麦、泽泻、秦皮、龙胆草有明显的利尿作用，促湿邪从尿排出。白头翁、穿心莲、苦参、秦皮、瞿麦、大蒜、白芍、龙胆草、甘草对大肠杆菌、痢疾杆菌等具有不同程度的抑菌作用，从根本上抑制病原菌；山药、龙胆草、苍术、大蒜、食醋健脾和胃，促进胃肠功能恢复；秦皮、龙胆草、穿心莲、甘草有抗炎作用，能促进胃肠炎症消散；红糖能促进母猪分泌乳汁，增加乳中糖分，提高仔猪血糖水平，补充仔猪能量，纠正仔猪酸中毒，促进猪体康复。
4.5 抗体防制 猪胎盘的特殊结构使仔猪不能在胎儿期从母体血液中获得被动免疫力，研究发现，在出生后第一二天内，幼仔肠道不仅能吸收同类动物的，也能吸收异类动物的IgG。于是人们开始研制初乳的替代品，目前，所用球蛋白主要是从血清中和免疫蛋中提取的。
但由于卵黄球蛋白来源方便、经济、可大规模生产，使其在临床上的广泛应用成为可能。从免疫鸡卵黄可获得大量特异性多克隆抗体。鸡卵黄免疫球蛋白Y的结构与IgG相似，而且与哺乳动物IgG相比还具有许多突出的优点：作为免疫检测试剂，它不会活化标本中的补体系统，也不与类风湿因子结合，从而避免哺乳类IgG假阴性和假阳性结合的干扰，使IgY成为一种优良的免疫检测试剂；尤其是用高免卵黄抗体预防和治疗新生仔猪黄痢已获得初步成功。
肖驰等在研制和应用鸡抗猪大肠埃希氏菌卵黄抗体中发现给仔猪灌服鸡蛋卵黄抗体具有与初乳一样的作用，可通过小肠上皮进入机体来发挥防治作用；李沁光等报道，仔猪出生后口服猪大肠杆菌高免卵黄液可明显降低仔猪腹泻的发病率，对已发病的仔猪，以高免卵黄液4ml肌肉注射，连续2次，有明显的治疗作用，并且未发现副作用。在上述研究实践的基础上，作者利用导致仔猪腹泻的主要传染病疫苗通过高产蛋鸡制备特异性IgY，并与中草药构建新型生物药剂防治仔猪腹泻具有独特优势，临床实践证实安全有效(笔者的相关研究待发表)。
生产和市场呼唤这种绿色新型药物制剂。鸡卵黄特异性抗体与复方中草药萃取物的结合研制为预防和治疗动物和人的肠道传染病提供了一种安全、可靠的方法。可以预见，新型的、高效的卵黄免疫球蛋白必将产生重大的社会效益和经济效益。
