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《华中农业大学》 2008年
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支气管败血波氏杆菌的重组沙门氏菌基因工程疫苗研究

赵战勤  
【摘要】: 支气管败血波氏杆菌(Bordetella bronchiseptica,Bb)可引起猪发生肺炎和萎缩性鼻炎(Atrophic rhinitis,AR),也是猪呼吸道疾病综合征(porcine respiratory diseasecomplex,PRDC)的重要致病因子之一。更重要的是,Bb的先期感染易于导致其它多种病原的继发感染,从而增加猪群呼吸道疾病的发病率和严重程度,造成严重经济损失。以AR为代表的猪波氏菌病现已遍布养猪业发达国家,已成为猪的重要呼吸道传染病之一。本研究对Bb的病原流行病学、生物学特性、免疫原性基因、诊断方法和重组沙门氏菌基因工程疫苗进行研究,为我国Bb的流行病学分布提供理论依据,为猪波氏菌病的临床诊断、预防与控制提供新方法。主要研究内容如下: 1.Bb的分离鉴定与病原流行病学研究 从全国十五个省市送检的2,057份有肺炎或AR症状猪的肺脏等病料组织中分离出190株Bb和不同数量的共感染菌。2003~2006年间的Bb总分离率为9.2%;不同省份Bb的总分离率介于7.5~14.1%之间;不同年份Bb的总分离率介于7.3~11.8%之间;Bb的分离率与猪日龄有一定关系。Bb最常见的共感染菌依次是链球菌(55.9%)、副猪嗜血杆菌(50.0%)、大肠杆菌(43.1%)、巴氏杆菌(25.5%)和绿脓杆菌(17.6%)。在43份有典型AR症状猪的病料中,分离出22株Bb、7株产毒素巴氏杆菌和6株绿脓杆菌;在分离出产毒素巴氏杆菌的7份病料中均同时分离出Bb,而其中6份又同时分离出绿脓杆菌。研究结果表明,Bb在我国猪群的感染十分普遍,Bb与其它病原菌的共感染情况非常严重,且在AR的发生中具有重要作用。 2.Bb的生长特性及强毒菌株的筛选 Bb在多种培养基中均生长良好,但加血液的鲍-姜氏培养基更易于BbⅠ相菌形态的维持,且在含绵羊血的鲍-姜氏培养基上产生更明显的β-溶血环。小鼠致死性试验结果表明Bb毒力普遍较弱,但少数菌株如1562、3331、HH0809等表现出很强的毒力。以HH0809株为出发菌株分别建立小鼠和仔猪的呼吸道感染模型。采用建立的感染模型测定HH0809株对小鼠的LD_(50)(the 50%lethal dose)为1.4×10~5 CFU,对猪的LD_(50)为2.0×10~(10) CFU,详细记录了感染小鼠和感染仔猪的症状和病理变化。Bb生长特性研究以及小鼠和仔猪的呼吸道感染模型的建立为猪波氏菌病快速诊断试剂及高效疫苗的研制、开发奠定基础。 3.Bb保护性抗原基因的筛选 以强毒菌株HH0809的基因组为模板,分段克隆表达Bb重要的保护性抗原丝状血凝素基因fhaB(6,260 bp)和百日咳杆菌粘附素基因prn(2040 bp)。fhaB基因分为5段,从N端到C端分别命名为F5(1,400 bp)、F4(1,200 bp)、F3(1,200 bp)、F2(1,800bp)和F1(660 bp);prn基因分为2段,从N端到C端分别命名为P1(1,190 bp)和P2(850 bp),以及prn基因全段(2,040 bp);将8段DNA片段分别克隆到pGEX-KG表达载体并在大肠杆菌BL21中进行诱导表达,纯化包涵体后使用30μg(与等体积弗氏完全佐剂混合)免疫BALB/c小鼠,于21 d后使用4×LD_(50)的Bb强毒株HH0809进行呼吸道的气雾攻毒。结果表明:fhaB基因各片段表达产物GST-F1、GST-F2、GST-F3、GST-F4和GST-F5免疫组小鼠的存活率分别为66.7%(6/9)、0(0/9)、0(0/9)、44.4%(4/9)和11.1%(1/9);prn基因各片段表达产物GST-P1、GST-P2和GST-PRN免疫组小鼠的存活率分别为88.9%(8/9)、100%(9/9)和100%(9/9)。小鼠保护力试验结果证实FHA和PRN均是Bb重要的保护性抗原成分。其中,FHA的C端F1片段(TypeⅠdomain)和PRN的P2段(RegionⅡdomain)分别为两种抗原最重要的免疫保护性抗原区域,有望作为波氏菌病的诊断抗原和新型疫苗的成分。 4.Bb抗体检测ELISA方法的建立与应用 利用已纯化的各段表达蛋白GST-F5、GST-F4、GST-F3、GST-F2、GST-F1、GST-P1、GST-P2和GST-PRN分别进行间接ELISA检测方法研究。结果显示,作为包被抗原,GST-PRN优于其它各段蛋白。进一步通过凝血酶Thrombin酶切GST-PRN并回收,获得纯的不含GST载体蛋白的PRN蛋白片段。以PRN蛋白片段为抗原建立检测PRN抗体的间接ELISA检测方法。结果表明,PRN-ELISA方法特异性良好,该方法对猪巴氏杆菌病等7种常见细菌性疾病阳性血清的检测结果均为阴性;ELISA方法能够检测到人工感染仔猪14 d的血清抗体IgG,比乳胶凝集方法高4~128倍,但与其符合率为100%;用该ELISA方法检测2005~2007年间来自全国各地的1,229份猪血清样本,阳性率为32.7%。该方法对2个阳性猪场的检测结果表明保育期仔猪的合群导致猪群大量感染Bb。 5.表达Bb保护性抗原的重组沙门氏菌株的构建及生物学特性 将fhaB F1段和prn P2段依次与pMD18-T载体连接,然后将F1-P2融合片段转移连入沙门氏菌asd平衡表达质粒pYA3493中,制备重组平衡表达质粒pYA-F1P2。将pYA-F1P2和pYA3493分别电转化猪霍乱沙门氏菌C500的asd缺失株C501中,制备重组菌株C501(pYA-F1P2)和空载体菌株C501(pYA3493)。研究结果表明,重组菌株C501(pYA-F1P2)保留了亲本菌株C500的生化特性和抗原表型,能稳定遗传并高效分泌表达Bb的rF1P2抗原;C501(pYA-F1P2)的毒力较亲本菌C500降低了4.5倍。将C501(pYA-F1P2)分别高剂量接种仔猪和怀孕母猪观察其作为重组疫苗的安全性。结果表明,该重组菌株和亲本菌株C500接种的仔猪均没有异常临床表现;该重组菌株和亲本菌株C500接种的怀孕母猪也没有异常临床表现,与没做任何处理的对照组怀孕母猪所产仔数没有差异。猪霍乱沙门氏菌C500弱毒株是我国广泛使用的预防仔猪副伤寒的标准疫苗株。本研究利用猪霍乱沙门氏菌C500弱毒疫苗株的asd基因缺失株构建平衡载体表达系统菌株C501(pYA-F1P2)能高效分泌表达Bb免疫原性重组抗原蛋白;该活疫苗株C501(pYA-F1P2)的毒力较亲本菌株C500稍低,对断奶仔猪和怀孕母猪均是安全的,有望成为新型猪波氏菌病-副伤寒二价活疫苗的候选菌株。 6.支气管败血波氏杆菌的重组沙门氏菌基因工程疫苗研究 利用表达Bb免疫原性基因F1(fhaB的TypeⅠ)片段和prn基因的P2(prn的Region 2)片段重组猪霍乱沙门氏菌弱毒疫苗株C501(pYA-F1P2),制备支气管败血波氏杆菌重组沙门氏菌基因工程疫苗,检验该重组活疫苗对免疫BALB/c小鼠和猪针对猪霍乱沙门氏菌和Bb攻击的保护效力。将2.1×10~9 CFU和2.1×10~8 CFU重组菌株C501(pYA-F1P2)分别通过口服和皮下注射途径免疫BALB/c小鼠,结果显示两种免疫方法均能产生较高水平的血清IgG,并保护小鼠抵抗10×LD_(50)猪霍乱沙门氏菌强毒株C78-1的口服攻击(4/4)。但使用4×LD_(50) Bb强毒株HH0809进行呼吸道气雾攻毒后,口服免疫不能提供有效保护(4/22),而皮下免疫能够提供完全保护(22/22)。进一步检测结果表明,皮下免疫能产生较高水平的肺脏IgG,口服免疫则不能。同时,皮下免疫重组蛋白HIS-F1P2的小鼠也能完全抵抗4×LD_(50) Bb强毒株HH0809的攻击。将1.2×10~(10) CFU重组菌株C501(pYA-F1P2)通过颈部肌肉注射免疫20日龄仔猪,结果显示免疫仔猪能产生较高水平的针对沙门氏菌和Bb重组蛋白rF1P2的血清IgG,并能抵抗5×LD(Lethal dose)猪霍乱沙门氏菌强毒株C78-1的口服攻击(4/4)。同时,免疫仔猪也能抵抗4×LD_(50) Bb强毒株HH0809呼吸道途径的攻击(4/4),而PBS组(0/4)和C501(pYA3493)载体对照组(1/4)均不能提供有效保护。另外,重组菌株C501(pYA-F1P2)组诱导仔猪抵抗Bb攻击的保护力优于重组蛋白HIS-F1P2。该研究构建的支气管败血波氏杆菌重组沙门氏菌基因工程疫苗菌株C501(pYA-F1P2)能保护免疫仔猪完全抵抗猪霍乱沙门氏菌和Bb的致死性攻击,有望成为实用有效的新型双价基因工程活疫苗。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:S852.5

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8 张国广;邹金美;郑琳;史志敏;谢懿斌;陈祖华;;一株野生大型真菌的ITS分析及生物学特征研究[J];云南民族大学学报(自然科学版);2010年06期
9 赵朴;郑玉姝;贾贝贝;刘丽艳;刘兴友;李海燕;;猪流感病毒河南株的分离鉴定和生物学特性[J];华北农学报;2010年04期
10 张玉霞;李莉;徐怀英;;新城疫强毒株的分离鉴定与生物学特性的研究[J];中国家禽;2010年18期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邓优锦;傅俊生;谢宝贵;林娓娓;郑域茹;;野生金福菇的鉴定及其生物学特性研究[A];中国菌物学会第四届会员代表大会暨全国第七届菌物学学术讨论会论文集[C];2008年
2 邓优锦;傅俊生;谢宝贵;林娓;郑玉茹;;野生金福菇的鉴定及其生物学特性研究[A];第二届全国食用菌中青年专家学术交流会论文集[C];2008年
3 龚建森;吕晓娟;徐步;刘学贤;;小鹅瘟病毒YZ-0703株的生物学特性鉴定[A];中国家禽科学研究进展——第十四次全国家禽科学学术讨论会论文集[C];2009年
4 范志宇;恽时锋;薛家宾;徐为中;王芳;;新西兰白兔支气管败血波氏杆菌的分离与鉴定[A];中国实验动物学会第七届学术年会论文集[C];2006年
5 武书庚;苗燕;张海军;齐广海;岳洪源;;肉仔鸡胸肌和腿肌卫星细胞的培养及其表型[A];家禽营养与饲料科技进展——第二届全国家禽营养与饲料科技研讨会论文集[C];2007年
6 肖一红;马利宏;李晓静;邱洪凯;刘岳;于颖;刘宁宁;周恩民;;山东省高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒的分离与鉴定[A];中国畜牧兽医学会兽医病理学分会第十六次学术研讨会、中国病理生理学会动物病理生理专业委员会第十五次学术研讨会论文集[C];2009年
7 刘泽文;熊忠良;杨克礼;梁望旺;伍锐;段正赢;李勇;徐涤平;;新生仔猪红黄痢二联灭活疫苗的研制与应用(Ⅰ报)—C型魏氏梭菌生物学特性研究[A];中国畜牧兽医学会家畜传染病学分会第七届全国会员代表大会暨第十三次学术研讨会论文集(下册)[C];2009年
8 陈文俊;曾蓉;陆金萍;宋荣浩;童蕴慧;戴富明;;西瓜内生细菌鉴定及其生物学特性研究[A];中国植物病理学会2009年学术年会论文集[C];2009年
9 李任峰;戴金康;王绢;王三虎;郑玉姝;刘丽艳;;新乡地区兔巴氏杆菌的分离与鉴定[A];第四届第九次全国学术研讨会暨饲料和动物源食品安全战略论坛论文集(下册)[C];2008年
10 徐引弟;郭成留;王治方;张玉杨;;猪高热病副猪嗜血杆菌的分离鉴定与药敏试验[A];河南省畜牧兽医学会第七届理事会第二次会议暨2008年学术研讨会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王雪飞;小肝癌疗效缘何徘徊不前[N];健康报;2007年
2 申艳丽;春季花木为何容易枯死[N];中国绿色时报;2007年
3 ;獭兔的生物学特性[N];中国特产报;2003年
4 姚克俭;桃树的生物学特性[N];陕西科技报;2009年
5 ;植物学、生物学特性[N];湖北科技报;2003年
6 灵寿县中药材种植研究所 张合云;把握三点 半夏高产[N];河北科技报;2007年
7 ;轮叶黑藻生物学特性[N];江苏农业科技报;2007年
8 ;猪的生物学特性及猪的品种(2)[N];湖北科技报;2005年
9 李玉芳高杰;高分离率污泥脱水机推陈出新[N];中国环境报;2007年
10 王珅;湖南:靠制度机制谋发展[N];中国财经报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵战勤;支气管败血波氏杆菌的重组沙门氏菌基因工程疫苗研究[D];华中农业大学;2008年
2 王达;对光肩星天牛幼虫高致病力绿僵菌菌株筛选及其致病机理研究[D];河北农业大学;2009年
3 邢永秀;甘蔗内生固氮细菌的分离、鉴定和生长特性[D];广西大学;2006年
4 冉旭华;犬蝠源呼肠孤病毒的分离鉴定及其生物学特性的研究[D];中国农业科学院;2006年
5 刘长国;人细胞中hIWS1因子生物学特性的研究[D];扬州大学;2006年
6 张华;肝癌干细胞的鉴定及化疗对肝癌干细胞作用的研究[D];大连医科大学;2009年
7 王英;人胚胎生殖细胞体外培养体系的建立及其向心肌前体细胞分化的初步研究[D];吉林大学;2007年
8 张昆;兼性胞内寄生菌HLK1~T对人宿主细胞的感染和持续性寄生的研究[D];浙江大学;2006年
9 汤细彪;猪源多杀性巴氏杆菌的分子流行病学与致病性研究[D];华中农业大学;2010年
10 周婷;狄斯瓦螨的生物学特性及在我国的自然分布[D];中国农业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 颜梅新;荸荠贮藏期真菌性病害种类调查鉴定及棘孢木霉的生物学特性研究[D];广西大学;2005年
2 叶云峰;内生细菌B_(47)菌株的生物学特性及其对番茄青枯病的防治研究[D];广西大学;2005年
3 王小辉;Ⅰ群禽腺病毒的分离鉴定及其生物学特性研究[D];扬州大学;2008年
4 范志宇;兔支气管败血波氏杆菌的分离鉴定及某些生物学特性研究[D];南京农业大学;2007年
5 苏旭东;苏云金芽孢杆菌菌株的分离和cry基因的鉴定[D];河北农业大学;2005年
6 齐亚银;致羔羊脑炎肠球菌的分离鉴定及部分生物学特性研究[D];石河子大学;2005年
7 程丽云;木霉菌(Trichoderma spp.)的种类鉴定及生防菌株的筛选[D];福建农林大学;2007年
8 熊素玉;酸马奶中乳酸菌的分离鉴定及其生物学特性的研究[D];新疆农业大学;2007年
9 肖海君;兔支气管败血波氏杆菌的分离鉴定及其外膜蛋白免疫效果的研究[D];山东农业大学;2008年
10 张春玲;猪瘟病毒E2蛋白单克隆抗体的制备及其生物学特性的研究[D];安徽农业大学;2009年
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