家禽抗沙门氏菌感染免疫

沙门氏菌(salmonellas)是引起人畜共患的一类重要的致病菌,人和动物感染后,通常呈现出一个亚临床状态,并且会长期带菌,并持续性地向外界排毒。沙门氏菌是对家禽养殖业造成巨大威胁的最重要的病原菌之一,如何预防和控制沙门氏菌的感染,实现沙门氏菌的净化,这是一个长期有待解决的问题。目前主要用于防控手段有定期检测、药物预防、添加益生菌、疫苗免疫等。本文就家禽沙门氏菌抗感染免疫研究做简单介绍,为禽类防控沙门氏菌病提供参考。

前言近年来,我国养殖业的迅速发展,尤其是2018 年下半年以来,非洲猪瘟导致我国的养猪业形势不容乐观,所以养禽业将在一段时间内估计会得到迅猛发展。而禽类规模化,集约化、工业化养殖的同时,禽类传染病的流行趋势,以及病原自身也会随之发生一系列的变化,如大肠杆菌、沙门氏菌、支原体等病原菌的混合感染,将对禽类的健康造成巨大的威胁,并且在养殖过程中,增大了传染病暴发的风险。所以加强饲养管理,加强对易感致病菌的预防和监控,可以有效地降低疾病发生的风险,可以在一定程度上降低生产成本,提高经济效益。

沙门氏菌简介

沙门氏菌属于肠杆菌科沙门氏菌属,沙门氏 菌 是美国 病理 学家 沙 门 (Daniel Elmer Salmon)在 1885 年霍乱流行时期分离到猪霍乱沙门氏菌,故将其名为沙门氏菌属。沙门氏菌作为一种常见病原菌,不仅分布广泛,且品种繁多,从血清型上分类,目前已经可以检出的血清型有 2 800 多种,这是由于沙门氏菌具有复杂的抗原结构,一般包括三种抗原,它们分别是菌体抗原(O)、表面抗原(Vi)、鞭毛抗原(H),其中只有菌体抗原是每株沙门氏菌均含有的成分。沙门氏菌是一种需氧及兼性厌氧菌,在普通的琼脂培养基上培养 20~24h,生长良好,并形成圆形、中等大小、表面光滑、边缘整齐、无色半透明的单菌落,是革兰氏阴性菌、无荚膜、无芽孢,除鸡白痢沙门氏菌、鸡伤寒沙门氏菌外,其他都具有鞭毛可以运动,多数沙门氏菌具有菌毛结构,可吸附在宿主细胞表面 [1]

与养禽业关系密切的禽沙门氏菌病主要有鸡白痢沙门氏菌引起的鸡白痢、鸡伤寒沙门氏菌引起的禽伤寒,以及可由鼠伤寒沙门氏菌、肠炎沙门氏菌等 60 多种 150 多个血清型引起的禽副伤寒。引起禽副伤寒的一些沙门氏菌血清型具有公共卫生意义。

沙门氏菌感染

沙门氏菌作为一种条件致病菌, 对畜禽健康、人类公共安全、食品安全都有严重的影响。家禽在感染毒力较强的沙门氏菌后会表现出精神沉郁、食欲下降、两翅下垂、不愿意走动的症状 [2] 。在剖检过程中,可以见到肝脏肿大,充血、出血, 颜色暗红,肝脏的表面出现灰白色坏死点、纤维素性渗出;肺脏、胰脏、肾脏也都会出现不同程度的充血、出血甚至引起家禽发病死亡。这会在生产中造成严重的经济损失,而且被污染的家禽产品可能作为肠炎沙门氏菌的病原携带者,经过食物链的传递,严重危害到人类健康。全球食源性病原监测网的检测结果说明,引起公共卫生的沙门氏菌的主要致病血清型为肠炎和鼠伤寒沙门氏菌。据有关报道,日本、美国等发达国家,发生的食物中毒事件中有 40%~80%是由家禽的沙门氏菌引起的,其中的主要病原也是肠炎沙门氏菌。人感染后,表现为急性胃肠炎症,通常症状包括:腹痛、腹泻、呕吐、发烧,可能会有脱水和虚脱的症状,严重者甚至危害到生命健康 [4]

抗沙门氏菌感染

目前,防治沙门氏菌感染的方法主要是阻止病原菌的入侵,清除潜在的带菌宿主,以及药物防治和疫苗免疫预防等方式。

近年来,随着养殖业的迅速发展,周边环境和生产过程中沙门氏菌感染对养殖业的影响日益严重,从目前国内外的取得的成功经验来看,沙门氏菌的主要控制措施包括:在引进新的种鸡之前,所有鸡舍和器具、鸡场大环境必须进行清洁和消毒,特别是前一批种鸡为沙门氏菌阳性的情况下。有研究表明,饲料厂内的沙门氏菌污染通常与管理不善和环境条件差有关;尤其是当孵化场内有沙门氏菌阳性和阴性蛋或鸡同时存在时,通过直接接触、粉尘、人工作业(如雌雄鉴别和疫苗接种)、或雏鸡运输途中,交叉污染都有可能发生。带菌鸡仅需要很短的时间,就可通过粪便大量散播沙门氏菌,污染处于同一孵化室内的其他鸡。减少沙门氏菌在孵化场扩散的重要措施包括:种蛋的消毒,避免阳性蛋和阴性蛋的混合存放,使用不同的孵化器,错开出壳时间等。对种鸡而言,监测的关键环节是产蛋期、孵化场和饲料厂。

切断沙门氏菌的传播途径是控制沙门氏菌的最有效的手段之一,目前认为一般感染方式有以下几种:由种鸡通过受精蛋垂直或经卵传播给雏鸡;当蛋壳表面受沙门氏菌污染时,沙门氏菌会通过蛋壳进入蛋内,感染发育的鸡胚,在出雏时,传播给其他鸡只;通过中间宿主或病菌携带者,将沙门氏菌从一个鸡群传播到另一个鸡群。传播者可为阳性鸡舍内的甲虫、苍蝇和老鼠,调查发现,感染的蛋鸡群,老鼠是主要的病原菌传播者;另外可通过饮水、垫料、被污染的日用品和饲料等媒介来进行传播 [3] 。有相关研究证明,在养殖场中,野鸟的侵入次数会增加生产环境中沙门氏菌的分离率,并且这与养殖动物感染沙门氏菌的严重程度存在一定的关系。

抗细菌药物及益生菌的作用

近年来,由于在生产过程中随着对抗生素药物的广泛使用,导致沙门氏菌对不同的抗生素产生了耐药性,联合耐药作用也越来越严重 [5-6] 。细菌的耐药性也在逐年增加,其中多重耐药的沙门氏菌也在不断的出现 [7] 。国内外有研究表明,沙门氏菌对于青霉素、链霉素、阿莫西林的单一耐药率已经高达 100%,多重耐药率也已经高达 80%,滥用抗生素所导致的沙门氏菌的抗菌谱会逐步加大,在生产过程中使用多种抗生素来抵抗耐药菌的入侵,这样的结果只会形成一个恶性循环,所以采用抗生素的手段预防和治疗沙门氏菌的感染并不是首选 [8]

目前,除了运用抗生素预防该疾病之外,常见的营养和免疫措施就是通过在饲料和饮水中混入一些添加剂来实现,例如抗菌肽、有机酸、某些特殊的碳水化合物、香精油、噬菌体、益生菌等,这些都是通过改变饲喂的营养成分,增加机体对于疾病的抵抗力,来防控沙门氏菌的感染。有机酸主要是中短链的脂肪酸,具有一定的抗沙门氏菌作用。而香精油和噬菌体具有抑菌和杀菌效果 [9] 。在最近的研究有证明,沙门氏菌 – 噬菌体疫苗可以成为一种理想的手段,有助于防止沙门氏菌对动物性食品的污染。

在基础日粮中适当地添加益生菌以及中药成分,有利于提高家禽的抗体水平和免疫力,益生菌不仅可以起到预防的作用,与此同时也可以促进家禽的生长,提高肉料比。有研究表明,从雏鸡的肠道内容物以及粪便中分离得到的特异靶向肠道病原菌的益生菌可以应用于控制鸡的沙门氏菌感染。益生菌对于禽类宿主免疫系统的影响主要是通过以下两个途径实现的:一是通过稳定肠道内的屏障作用来提高固有免疫,二是刺激宿主产生免疫应答,产生适应性免疫。第一种是利用大部分益生菌,例如:乳酸菌、芽孢杆菌、丁酸梭菌、双歧杆菌,都可以在胃肠道内定殖粘附在肠道上皮细胞上,与致病菌形成一个竞争占领的关系,这就可以有效地减少沙门氏菌等致病菌的入侵 [10-13] 。益生菌能够在一定程度上有效地降低沙门氏菌在胃肠道内的定殖数量,缓解沙门氏菌的排毒率,缓解机体的炎症反应,提高动物机体的免疫力 [14-16] 。由此可知,在感染沙门氏菌或沙门氏菌在机体内迅速繁殖之前,通过一定的途径给服用一定剂量的益生菌,可以巩固家禽胃肠道内的菌群平衡系统,而益生菌的引入时间具有一定的要求。第二种是益生菌通过刺激肠道的 T 细胞免疫系统,增加 CD3+、CD4+、CD8+T 淋巴细胞的大量产生而达到。此外,使用混合益生菌可以有效地增加血清中免疫球蛋白的含量,增加血清中的 IgA 和IgM 的抗体水平 [17]

疫苗防治

经过不断的探索研究发现,采用沙门氏菌疫苗具有一定的抗感染作用,包括减毒沙门氏菌活疫苗、灭活疫苗、亚单位疫苗和核酸疫苗。同其他疫苗一样,沙门氏菌疫苗也需要具备有一定的生物安全、运输和储存条件。由于疫苗产生抗体干扰疫病净化,因此使用面并不广。

减毒活疫苗

在产生免疫保护方面具有一定的优势,其必须在沙门氏菌其自身代谢、毒力、或者存活在宿主体内所需要的基因发生了缺失、突变,使其毒力减弱。减毒活疫苗的优点是相较于其他的疫苗可以在体内存活一段时间,使减毒沙门氏菌可以更好地与宿主发生一个持续性的相互作用,与此同时机体也会产生一些轻微的亚临床的反应,这样既可以产生体液免疫,产生保护性的抗体,也可以产生细胞免疫。但该类疫苗具有一定的风险性,在运输和保存上也需更加谨慎。

灭活疫苗

与减毒活疫苗缺失某些基因片段不同的是,灭活疫苗包括了菌株的全部组成成分,通过加热、丙酮、福尔马林等物理或化学的处理方式将菌株灭活,但是保留其免疫原性,从而使机体产生特异性的抵抗力。由于灭活疫苗无法在体内存在较长时间,并且与减毒活疫苗相比,它无法表达出更多的抗原,产生免疫效率较为低下,需多次免疫,而且灭活疫苗需要佐剂的支持。

亚单位疫苗

亚单位疫苗是由单个或者多个位于细菌表面的抗原蛋白构成的,在通过肌肉或者皮下注射后,缺乏活生物体的活性和相应的并发症,并且具有是较低的免疫活性。有研究报道过将含有沙门氏菌的 FliC 蛋白免疫鸡后,肠炎沙门氏菌在肠道内的定植能力显著下降。沙门氏菌具有的 T3SS 三型分泌系统具有两个独立毒力岛SP-1 和 SP-2 抗原能够产生很强的免疫应答反应 [4]

核酸疫苗

核酸疫苗是一种可以编码抗原的细菌质粒,并且是通过真核生物的启动子进行表达。这类疫苗保留了原有的抗原构造,能够诱发完整的免疫应答,并且可以通过 MHC Ⅰ类、Ⅱ类分子进行抗原递呈。核酸疫苗可以采用肌肉注射、皮下注射、口服的方式与多种其他类型的疫苗进行联合接种,达到同时免疫的效果 [22]

在上述的几种疫苗中,选取减毒活疫苗与核酸疫苗联用,既可以满足长时间有低剂量的沙门氏菌存在于机体内,使机体产生一个持续性的免疫应答,又可以达到一个理想的免疫效果 [18] 。在疫苗中,鞭毛也常被用作疫苗的辅助剂,设计成表面上显示外来的肽,与外来的蛋白质相融合,或者与细菌多糖通过化学方法相互融合。除此之外,还有最新研发的采用纳米级的鼠伤寒沙门氏菌 (Salmonella Typhimurium,ST)胞外囊泡(ST-OMVs)作为免疫佐剂,探究其对肉仔鸡生长性能、血清免疫指标以及对抗 ST感染能力的影响, 可以为新型疫苗防控鸡沙门氏杆菌疾病奠定基础。 [19-22]

总结

沙门氏菌具有极强的适应能力,要彻底根除鸡白痢沙门氏菌等家禽沙门氏菌是一项艰巨的工作,需要多环节的控制。在家禽生产管理过程中,每一个环节都很容易发生细菌污染,如何建立好一个生物安全等级高的养殖环境很关键。对于生产鸡群,良好的管理方案主要包括:孵化厅卫生、对雏鸡使用竞争排斥细菌、害虫控制(鼠类、昆虫、苍蝇等)、减少或去除饲料中的沙门氏菌,对阳性鸡舍进行消毒,使用新垫料,使用疫苗免疫等;抗生素的使用虽然有局限性,但在关键节点的使用,仍可减少鸡群的排菌量,提高雏鸡质量。沙门氏菌作为具有典型代表性的家禽致病性细菌,从疫苗免疫、药物、益生菌等几方面入手,配合现代无抗养殖技术等多种方式共同使用,对于做好家禽抗沙门菌感染具有参考价值。

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作者:李昱1何叶峰2(1.华南农业大学兽医学院,广州 510642;2.默沙东动物保健品(上海)有限公司,上海 200233)

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