猪胸膜肺炎放線桿菌之致病因子

猪胸膜肺炎放線桿菌之致病因子眾多，包括纖毛 (fimbriae)、脂多醣 (lipopolysaccharide，LPS)、莢膜 (capsule)、RTX (repeats-in-toxin)毒素、

鐵離子限制因子 (iron-restriction factor)、IgA 蛋白酶……等，詳細的致病

原因目前尚未完全瞭解，藉由致病因子的特性研究可進一步瞭解猪胸膜 肺炎放線桿菌致病機轉，並提供研發疫苗的目標抗原選擇之參考。

1.1.4.1 纖毛 (fimbriae)

纖毛存在於多種病原菌上，其功能與病原菌吸附宿主有關 (Sauer et al., 2000)。目前，第 1、2、7 和第 12 血清型猪胸膜肺炎放線桿菌之纖毛 與纖毛次單元 (fimbrial subunit)已被純化出。純化出的纖毛次單元於 N 端之前12 個胺基酸亦在其他細菌的纖毛次單元上辨識到，且猪胸膜肺炎 放線桿菌之纖毛與纖毛次單元皆會與 Moraxella bovis 的第四分泌型纖毛 次單元的抗血清有交叉反應 (cross-reaction)的現象 (Zhang et al., 2000)，

顯示猪胸膜肺炎放線桿菌與眾多其他菌種在纖毛蛋白的結構上具有保留 性。

1.1.4.2 脂多醣 (LPS)

脂多醣在多種革蘭氏陰性病原菌上扮演了吸附宿主的角色 (Jacques, 1996; Jacques and Paradis, 1998)，脂多醣的存在對猪胸膜肺炎放線桿菌的 吸附能力有很大的關連性，且在刺激宿主的免疫系統方面也扮演了很重 要的角色。脂多醣為一複合體，主要可分為三個區域：(i) lipid A，固定 整 個 脂 多 醣 於 菌 體 外 膜 上 。 (ii) core oligosaccharide ， 包 含

2-keto-3-deoxyoctulosonic acid (Kdo)與 heptose residues。(iii) O-antigen，

包含重複單元的多醣。最初，由於觀察到表現出smooth type LPS 的菌株 比表現出semi-rough type LPS 的菌株更有吸附能力，故脂多醣在猪胸膜 肺炎放線桿菌中被提出可能與吸附有關 (Belanger et al., 1990)。近年來對 於脂多醣的研究更加透徹，利用分子生物技術將脂多醣的outer core 切除 之後發現猪胸膜肺炎放線桿菌的吸附能力與毒性大為減弱 (Ramjeet et al., 2005)，由此更確定了脂多醣在猪胸膜肺炎放線桿菌中扮演吸附能力 的角色。

1.1.4.3 RTX (repeats-in-toxin)毒素

RTX 毒素常見於某些革蘭氏陰性菌，RTX 為 repeats-in-toxin 的縮 寫，由於此種毒素家族 (family)的特性為具有富含 glycine 的九個胺基酸 之 tandem repeat 序 列 Leu/Ile/Phe-Xaa-Gly-Gly-Xaa-Gly-Asn /Asp-Asp-Xaa (Xaa 為任意胺基酸) (Rose et al., 1995)。根據猪胸膜肺炎放 線桿菌血清型的不同，可能分泌四種RTX 毒素 (ApxI、ApxⅡ、ApxⅢ、

ApxⅣ)，猪胸膜肺炎放線桿菌主要的毒性以 RTX 為主，即使無菌體的存 在，RTX 毒素便能獨立地直接對猪隻造成傷害 (Frey, 1995)。ApxI 具有 強烈地溶血性 (Frey and Nicolet, 1988a; Frey and Nicolet, 1988b)，對 phagocytic cell 有強烈地細胞毒性 (Kamp et al., 1991)，第 1 生物型之第

1、5、9、10、11 血清型皆會分泌 ApxI (Beck et al., 1994; Frey et al., 1993a;

Frey et al., 1993b; Kamp et al., 1994) (圖 1)。ApxⅡ具有輕微的溶血性及細 胞毒性，除了第 1 生物型中第 10 血清型外皆會分泌 ApxⅡ (Frey and Nicolet, 1988a; Frey et al., 1992; Kamp et al., 1991)。ApxⅢ不具有溶血性，

但對肺胞的巨噬細胞 (macrophage)與嗜中性白血球 (neutrophil)具有強 烈地細胞毒性 (Kamp et al., 1991; Rycroft et al., 1991)，第 1 生物型之第 2、3、4、6、8 血清型皆會分泌 ApxⅢ (Kamp et al., 1991; Macdonald and Rycroft, 1992)。ApxⅣ具有輕微地溶血性，第 1 生物型之所有血清型皆會 分泌ApxⅣ，但僅在於感染猪隻後才會分泌，在 in vitro 的狀態下則否(Cho and Chae, 2001; Schaller et al., 1999)。

1.1.4.4 鐵離子限制因子 (iron-restriction factor)

猪胸膜肺炎放線桿菌需要鐵離子(iron)才能正常地生長與發揮完整 的毒性，而猪胸膜肺炎放線桿菌無法吸收猪隻的乳鐵蛋白 (lactoferrin)來 當作主要的鐵離子來源 (D'Silva et al., 1995)，因此表現了某些因子 (factor)經由接收含鐵化合物來汲取猪隻身上的鐵離子，以使菌體本身能 正常地生長與發揮完整的毒性。譬如，TbpB 蛋白 (又稱為 Tbp2 或 TfbA) 位於外膜上，可接合猪隻的輸鐵蛋白 (transferrin)、血紅素 (haem)及氯高 鐵血紅素 (haemin)來汲取鐵離子 (Gerlach et al., 1992; Gonzalez et al.,

1995; Wilke et al., 1997)。TbpA 蛋白 (又稱為 Tbp1 或 TfbB)可形成一個穿 膜孔道 (transmembrane channel)將 TbpB 蛋白所汲取的鐵離子由膜外運送 到內外膜間 (Daban et al., 1996; Gonzalez et al., 1995; Wilke et al., 1997)。

此外可接收含鐵化合物的接收器還包括：FhuA 可接收 siderophore (Del Rio et al., 2006; Mikael et al., 2002)，HgbA 可接收血紅蛋白 (haemoglobin) (Srikumar et al., 2004)。