奶牛乳腺炎是当前制约奶牛生产的一种重要疾病。金黄色葡萄球菌是引起奶牛乳腺炎的主要病原,至今仍无有效的方法预防金黄色葡萄球菌所致的乳腺炎。黏附素是决定其感染开始时最关键的一步,对该菌的黏附进行干预, 可以减少或阻止毒素和荚膜的表达,可能是预防感染最有效的靶标。但目前研制出的疫苗往往缺乏广泛的有效性,最新的研究表明黏附素分子的遗传多态性会影响其定植及免疫的特性。本研究将对本地区分离的流行菌株的黏附素分子Fnbp和ClfA进行序列分析,得出其遗传多态性的特点和基因变异的规律,通过构建黏附素分子的表达载体获得相应抗体,研究存在于这些流行毒株黏附素分子中的变异对该菌的定植功能及免疫特性的影响。此研究是在对奶牛乳源金黄色葡萄球菌粘附素分子致病和流行病学机制认识的基础上分析其对该菌免疫的影响,对该菌免疫机制认识的提高和免疫原的设计有重要意义。
Staphylococcus aureus from bovine milk;FnBPA-A;ClfA;genetic polymorphism;immunological properties
由金黄色葡萄球菌引起的奶牛乳腺炎是严重危害奶牛养殖业的重要病原,黏附素是该菌识别并特异性的结合到组织、细胞上的关键分子,也是预防感染的有效靶标。本课题解释了新疆地区流行菌株的两个关键的黏附素分子FnBPA-A及ClfA的遗传多态性与免疫的关系,为奶牛乳腺炎的疫苗研制和综合防控提供了理论依据。本研究对新疆三个不同地区的牛乳源金黄色葡萄球菌流行株进行分离,克隆其FnBPA-A及ClfA基因分析其遗传多态性,得出其分子流行病学的特点,在此基础上构建了遗传多态性重组表达载体,免疫实验动物,分析了各项免疫生物学功能。研究发现黏附素分子FnBPA-A具有明显的多态性和地域特征且与国内其他分离株的同源性较小, ClfA分子变异较小,地域特征不明显。FnBPA-A及ClfA的遗传多态性可影响其抗体对金黄色葡萄球菌菌体的识别能力,进而影响其免疫保护力,FnBPA-A和ClfA分子不同遗传多态性重组体免疫后的抗体均可抑制细菌对纤维蛋白原Fg的吸附作用,但这种抑制作用在不同遗传多态性重组体之间的差异不显著。此外该遗传多态性能够明显影响免疫动物血清中IFN-γ及IL-4的水平,且该水平与免疫小鼠的攻毒保护力呈明显的正相关,该结果提示我们牛乳源金黄色葡萄球菌的细胞免疫水平与其免疫保护力和遗传多态性具有明显的相关性,该结果揭示了该菌免疫保护和流行的分子基础。此外,我们的研究发现了这两种分子中一些可能对抗原性有重要影响的氨基酸位点,对序列及免疫指标的比较分析的结果表明,GY309菌株FnBPA-A 分子的第3位和FnBPA-A 分子的第20位的2个氨基酸的变异,GW10-1菌株FnBPA-A 分子的第153位的1个变异可能对其抗原结构产生影响,进而影响其免疫保护效果。GY309菌株ClfA分子的第508位的氨基酸,GS862菌株ClfA分子的第155位,223位,263位,321位,346位,532位的氨基酸,GW23-2菌株ClfA分子的第110位的氨基酸,GY309菌株ClfA分子的的第45位,58位的氨基酸可能对其抗原结构产生影响,进而影响其免疫保护效果,这些研究结果为进一步的研究提供了有用的线索。本研究增进了对牛乳源金黄色葡萄球菌致病及免疫机制的认识,将为疫苗株的选择和制定免疫策略提供科学的理论依据和奠定实验的基础,提高疫苗株的有效性和广泛性。