張 濤,馮志勇,李 麗

全球已報道160多種哺乳動物在自然界感染鼠疫,主要是嚙齒目和兔形目的動物,還包括食肉、有蹄類和食蟲動物及鳥類等染疫。中國發(fā)現(xiàn)染疫的宿主動物有80多種,自然染疫的節(jié)肢動物有62種,其中蚤目3總科6科22屬52種,蜱螨亞綱2科6屬8種,吸虱目1科1屬2種。鼠疫桿菌可在土壤中生存數(shù)周,可在蚤類體內(nèi)和動物尸體的骨髓內(nèi)存活很久,還可在植物的根系上存活,高寒草甸草原地區(qū)適合鼠疫菌在自然界的長期保存。

中國核心鼠疫自然疫源地表現(xiàn)為生物多樣性特征,在鼠疫菌DNA指紋方面表現(xiàn)為隨地理分布的遺傳生物多樣性,推斷世界鼠疫最早起源于中亞及中國。上世紀60-70年代開展的全民性愛國衛(wèi)生及“滅鼠拔源”運動,曾一段時間使我國大部分疫源地處于散發(fā)及隱伏狀態(tài)。但從上世紀80年代末期,隨著我國體制改革-農(nóng)村連產(chǎn)承包責任制的推行,使儲糧方式發(fā)生根本性改變,由集體轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑹降霓r(nóng)戶(各家各戶),正好也為鼠類提供了有利條件,再加上農(nóng)田及其居民區(qū)滅鼠方式的滯后等,導致家鼠鼠疫流行強度成明顯的上升態(tài)勢,從原來的散發(fā)狀態(tài),進入90年代流行期,到2000-2002年間的高峰期和現(xiàn)階段的流行末期及散發(fā)狀態(tài)。

1 鼠疫菌生物膜的形成與基因突變

假結(jié)核菌進化為鼠疫菌主要是:獲得Island09、Island14、Island15三個基因組島和pPCP、pMT兩個質(zhì)粒,共有pCD質(zhì)粒上yadA和inv基因的失活、染色體上O抗原基因簇和鞭毛基因簇的突變失活,以及大量的4種IS重復插入序列的出現(xiàn)。

鼠疫菌的進化,(可能)經(jīng)糞—口途徑,借助野生動物腸系膜淋巴結(jié),由小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌、假結(jié)核菌進化為鼠疫菌。當然進化過程中也從別的病毒和細菌獲取了大量基因。其中一些基因是讓鼠疫菌能在哺乳動物體內(nèi)(血液中)存活,另一些基因則能使其寄生在媒介蚤體內(nèi),而不被各種蛋白消化酶所殺死,包括進一步在蚤的前胃中形成菌栓;以及鼠疫菌在蚤體中胃內(nèi)特定條件下所產(chǎn)生的鼠毒素對自身保護作用—生物膜的形成等;特別是磷脂酶D(PLD)基因的獲取,成功實現(xiàn)“鼠-蚤-鼠”間跨物種傳播[1]。鼠疫菌一些基因的表達幾乎完全受環(huán)境和溫度調(diào)節(jié),鼠毒素ymt基因的轉(zhuǎn)錄在蚤體內(nèi)(26℃)產(chǎn)生的量是在鼠體內(nèi)(37℃)的3倍多。鼠疫菌染色體上hmsHFRS操縱子是其生物膜在蚤體內(nèi)形成的關(guān)鍵基因[2],合成生物膜胞外基質(zhì)中與β-1,6-N-乙酰-D-氨基葡糖類似多糖化合物。HmsT、HmsP和NghA直接參與調(diào)節(jié)生物膜的形成。HmsT具有二鳥甘酸環(huán)化酶活性,可催化c-di-GMP的形成,或作為第二信使促進其胞外基質(zhì)多糖的合成,對生物膜的形成具有激活作用。HmsP具有磷酸二酯酶的生物活性,能使c-di-GMP線化,對生物膜的形成有抑制作用。NghA具有糖基水解酶活性,能夠水解β-N-酰氨基葡糖,NghA大量表達會導致胞外基質(zhì)表面的聚集作用減弱并使生物膜形成減少。鼠疫菌的NghA基因是個假基因。此外,其一些酶類及轉(zhuǎn)運蛋白也參與其生物膜的形成過程。在對假結(jié)核菌生物膜形成的研究中發(fā)現(xiàn),phoP基因缺失的突變株更易形成生物膜[3]。在鼠疫菌phoP基因?qū)ζ渖锬さ男纬删哂蟹聪蛘{(diào)節(jié)的作用。假結(jié)核菌RcsA基因與調(diào)控子RcsB結(jié)合為RcsAB復合體后,對其生物膜的形成具有反向作用。在鼠疫菌由于RcsA基因突變?yōu)榧倩?其功能喪失后不能與RcsB形成RcsAB復合體,因而消除了Rcs調(diào)節(jié)系統(tǒng)的抑制作用[4]。鼠疫菌HmsT啟動子區(qū)域具有轉(zhuǎn)錄調(diào)控子Fur的結(jié)合基序。鼠疫菌在蚤體內(nèi)生物膜的形成過程 :可能是 Ymt、Fur、phoP、RcsAB 等多個調(diào)控子共同參與轉(zhuǎn)錄水平的結(jié)果。鼠疫菌正是通過蚤體內(nèi)的這種自然選擇作用,使具備了形成生物膜及遺傳優(yōu)勢的菌株可實現(xiàn)跨物種間傳播。

在鼠疫菌基因組中存在大量的重復序列,至少存在 4種插入序列(其中 IS100、IS1661、IS1541、IS285),插入序列的總數(shù)超過大多數(shù)其它細菌,其中約3.7%的序列是重復序列。這些重復序列是造成鼠疫菌染色體重組變異與進化的關(guān)鍵。鼠疫菌在水平獲得外源基因的同時,也發(fā)生自身基因的突變(包括假基因)和丟失?；蚪M包括大約150個假基因,其中51個假基因是由IS插入序列引起,58個假基因是由漂移突變造成,32個是由缺失所致。利用鼠疫菌的全基因組芯片研究鼠疫菌和假結(jié)核菌間的進化關(guān)系,發(fā)現(xiàn)鼠疫菌有11個基因在假結(jié)核菌中存在缺失或不可逆性突變,其中4個基因與起源過程有關(guān),這11個基因還包括編碼維生素B12受體和昆蟲毒素sepC的基因;古老型、中世紀型和東方型菌株的點陣表現(xiàn)出很明顯的多樣性,鼠疫菌中16個不同基因被鑒定出來;有58個基因?qū)儆谔囟ǖ膸追N假結(jié)核菌,包括高致病毒力島、3個假基因的自發(fā)轉(zhuǎn)座子和數(shù)個可能的昆蟲毒素及溶血素。致病型鼠疫桿菌可以“制造”絲狀噬菌體,而這些噬菌體又可以感染其他桿菌,噬菌體的存在可能只是導致鼠疫桿菌傳播的重要因素之一。

鼠疫菌O抗原基因簇位于hemH和gsk基因之間,并與假結(jié)核菌O-1b血清型高度同源(98.8%的氨基酸序列相同)[5]。主要是其O抗原基因簇上存在7個缺口,其中5個導致移碼突變和相關(guān)基因的失活。合成的僅僅是粗糙的脂多糖,脂多糖之間的鏈不能延伸,無法構(gòu)成O抗原,因此無法對其血清分型,但可以利用其噬菌體進行分型。鼠疫菌不具有鞭毛結(jié)構(gòu),無運動性,是因為鼠疫菌鞭毛基因簇突變失活。但在2個假設的鞭毛操縱子之一在與假結(jié)核菌間具有高度的可變及其多樣性,可以通過識別wzx基因的差異來區(qū)分鼠疫菌和假結(jié)核菌。

研究發(fā)現(xiàn)鼠疫菌有如下特點:①在自然狀態(tài)下感染了鼠疫菌的蚤類,其胃內(nèi)含有大量的鼠疫噬菌體。②在蚤類叮咬哺乳動物之前,蚤體內(nèi)存活的鼠疫菌不能形成莢膜,但可形成生物膜及菌栓。③進入宿主體內(nèi)的鼠疫菌會被吞噬細胞(單核細胞和巨噬細胞)所吞噬,單核細胞內(nèi)的鼠疫菌會被直接殺死,只有少部分進入巨噬細胞內(nèi)的鼠疫菌可存活和繁殖。屬兼性細胞內(nèi)繁殖細菌,能直接誘導吞噬細胞凋亡。④侵入宿主體內(nèi)的鼠疫菌會再次形成莢膜。⑤在體內(nèi)繁殖的子代鼠疫菌具有完全抵御PMN細胞吞噬及殺滅的本能。⑥大量繁殖主要集中在肝、脾靶器官,以細胞外繁殖為主。

2 鼠疫菌的免疫和致病性

在鼠疫菌的生命周期中,其致病性基因的表達完全受環(huán)境和溫度調(diào)節(jié)。Toll受體是模式識別受體(PRRs)的一種,可以通過識別微生物表面的一些物質(zhì)而產(chǎn)生炎性細胞因子、共刺激分子以及黏附分子等使NK細胞活化,中性粒細胞表面表達Fc受體增加,ADCC活性增強,參與天然免疫應答。鼠疫菌主要是TLR4識別作用的失活,排斥炎性反應[6]。野生型鼠疫菌能通過抑制Toll樣受體4激活,而基因改良的鼠疫菌可激活Toll樣受體4。野生型鼠疫菌在37℃生產(chǎn)四酰化毒素,抑制T oll樣受體4的激活,使鼠疫菌不能啟動炎癥保護反應,常常是致命性的感染。轉(zhuǎn)基因或弱毒的鼠疫菌可通過表達六?；嗵羌せ?Toll樣受體4誘導炎癥和適應性免疫反應,逐漸清除體內(nèi)的鼠疫菌,實現(xiàn)自愈和產(chǎn)生免疫記憶。特別是鼠疫菌的3個質(zhì)粒分別以高拷貝的形式出現(xiàn)在其胞質(zhì)內(nèi),是密度感應系統(tǒng)(quorum sensing,QS)進化的最佳結(jié)果,通過這種機制鼠疫菌可以協(xié)調(diào)基因的智能化表達,迅速改變其表面結(jié)構(gòu),更好地適應環(huán)境、產(chǎn)生致病因子等,使細胞的活動具有組織性,成為類似于多細胞生物的群體性活動。

脂多糖LPS是革蘭氏陰性菌共有的免疫刺激活性物。不同的細菌以及同一細菌在不同的條件下能夠產(chǎn)生不同結(jié)構(gòu)的LPS分子(變異主要在?；湹臄?shù)目、脂肪酸的組成、磷酸化模式),從而具有不同的生物學活性。脂質(zhì)A的數(shù)目和脂肪酸側(cè)鏈的長度在不同菌及不同的條件下能夠發(fā)生變化,結(jié)構(gòu)功能分析顯示其?；鶄?cè)鏈的數(shù)目和長度是T LR4識別的關(guān)鍵。其中含12～14個碳側(cè)鏈的六-酰基脂質(zhì)A能夠在人體內(nèi)最大限度的刺激免疫反應。T LR4刺激免疫細胞從而產(chǎn)生前炎性細胞因子(IL1β,IL6,TNFα等)和共刺激分子,發(fā)揮抗感染作用。鼠疫菌在借助病媒蚤向宿主侵入的過程中,首先是環(huán)境及溫度的改變,鼠疫菌合成的LPS是具有刺激性和不具有刺激性結(jié)構(gòu)的LPS組成的混合體[7]。在蚤體內(nèi)生長時,鼠疫菌能夠產(chǎn)生典型的六?；?LPS,活化T LR4受體。而在37℃(哺乳動物體內(nèi)),鼠疫菌產(chǎn)生四?；鵏PS。研究發(fā)現(xiàn)這類四?；鵏PS不僅不能刺激活化T LR4,而且能夠拮抗六酰基LPS對TLR4的刺激作用。當鼠疫菌從蚤體進入人體后,四酰基LPS開始合成,形成四?；?LPS與六酰基LPS的混合體從而阻止巨噬細胞的活化和前炎性細胞因子的產(chǎn)生,同時抑制抗原呈遞細胞DC的活化和成熟。

天然免疫系統(tǒng)是機體防御病原微生物入侵、抵御感染的第一道屏障,一般在感染后即刻發(fā)揮作用。天然免疫與獲得性免疫間有著密切的聯(lián)系,獲得性免疫T、B細胞通過 TCRs和BCRs識別抗原,同時依賴初始免疫細胞產(chǎn)生微環(huán)境激活抗原遞呈細胞。鼠疫菌侵入機體后,不僅天然免疫系統(tǒng)使鼠疫菌不能被吞噬細胞殺滅,而且能夠通過對天然免疫系統(tǒng)的作用影響機體的獲得性免疫而產(chǎn)生嚴重的臨床反應,故提高機體非特異性免疫力將能減輕鼠疫菌感染后的癥狀,為鼠疫菌疫苗開發(fā)提供一個啟發(fā)。且三型分泌系統(tǒng)效應蛋白轉(zhuǎn)運至上皮細胞和內(nèi)皮細胞重構(gòu)細胞骨架,減少細胞黏附分子如 ICAM1與Eselectin表達,從而阻止PMNs向感染局部聚集。

在感染早期,巨噬細胞成為鼠疫菌的避難場所和轉(zhuǎn)運工具。鼠疫菌通過鼠蚤叮咬侵入機體后首先在局部被中性粒細胞和單核巨噬細胞吞噬。進入皮下組織或黏膜內(nèi)的鼠疫菌大部分會被直接殺死,只有少數(shù)菌會通過吞噬細胞膜上的受體、以胞飲的方式進入吞噬細胞體內(nèi),而存活下來。但這一過程,并不引發(fā)吞噬細胞內(nèi)的呼吸爆發(fā)(產(chǎn)生的超氧離子殺死鼠疫菌),而是成為鼠疫菌的載體及裝配工場,其中鼠疫菌產(chǎn)生的一種外膜蛋白會首先關(guān)閉吞噬細胞的線粒體工廠。接著是利用吞噬細胞的營養(yǎng)物質(zhì)合成自己的一些防護性抗原,成功實現(xiàn)生態(tài)位的轉(zhuǎn)換。其中產(chǎn)生的封套抗原會重組吞噬細胞的外膜、產(chǎn)生的其它外膜蛋白酶類會直接降解或破壞吞噬細胞的核染色體DNA結(jié)構(gòu),造成吞噬細胞的凋亡。不同于大多數(shù)微生物,鼠疫菌通過一系列逃避天然免疫系統(tǒng)的作用而引發(fā)感染。從吞噬細胞內(nèi)逃逸的鼠疫菌,因表面具有莢膜樣的封套結(jié)構(gòu),具有抗吞噬作用。同時巨噬細胞可將細菌從感染部位轉(zhuǎn)移到局部淋巴結(jié)。鼠疫菌感染機體1～4 h后,就能夠在巨噬細胞內(nèi)表達相應毒力相關(guān)因子(F1、LcrV和三型分泌系統(tǒng)蛋白),但其分裂繁殖停止。但這些毒力因子一般在感染后1～2 d才開始發(fā)揮作用,不同的毒力因子通過不同的方式作用于機體的免疫系統(tǒng)[8]。前炎性細胞因子啟動抗菌炎性反應,包括TNF、IL1、IL6和趨化因子。自然殺傷細胞可以直接殺死腫瘤和感染的靶細胞,在機體早期抗感染免疫過程中起重要作用。鼠疫菌Hfd蛋白參與鼠疫菌抗議吞噬和致病近程。

Yops是在細菌處于不利環(huán)境條件下合成和分泌的一系列毒力因子和調(diào)節(jié)蛋白,是通過Ⅲ型分泌系統(tǒng)直接將多種菌體效應蛋白轉(zhuǎn)移到宿主細胞胞漿內(nèi),不需細菌侵入宿主細胞,能在宿主細胞外誘導調(diào)節(jié)。一類具有抗吞噬功能,另一類具有調(diào)節(jié)和定位攻擊靶細胞的作用。其中YopJ可誘導多種細胞如巨噬細胞、上皮細胞凋亡,通過滅活NF-kb系統(tǒng),導致抑制a腫瘤壞死因子和r干擾素的產(chǎn)生,從而誘導細胞凋亡。而YopE能干擾宿主細胞的信號傳遞通路,造成細胞肌動蛋白骨架的改變,抑制吞噬細胞的吞噬功能。鼠疫菌的 YopJ是一種半胱氨酸激酶,作用于巨噬細胞和上皮細胞,阻止有絲分裂原活化蛋白激酶家族成員MKK6和NFκ B信號通路的活化,抑制TNFα和IL8產(chǎn)生,削弱了中性粒細胞的趨化作用。LcrV通過誘導IL10表達而抑制TNF-α和IFN-γ的產(chǎn)生,抑制天然免疫反應。效應蛋白YopM可以進入靶細胞,并通過小泡轉(zhuǎn)運機制從胞質(zhì)進入胞核,降低巨噬細胞IL2、IL8、IL15和NK細胞IL15R的表達而抑制IFN-γ產(chǎn)生,從而影響早期巨噬細胞的活化[10]。Pla可能通過抑制IL8的產(chǎn)生而降低感染部位對吞噬細胞的化學趨向性。鼠疫菌的YopM通過損耗NK細胞并使NK細胞和巨噬細胞喪失活性而作用于機體的天然免疫反應。鼠疫菌不僅能使NK細胞數(shù)降低,并且能夠劇烈的降低NK細胞分泌IFN-γ。受動器蛋白(effector proteins)對宿主細胞來說是個消極蛋白,通過破壞機體的免疫系統(tǒng)致使病菌感染宿主。三種致病性的耶爾森氏菌都具有躲避人類的免疫系統(tǒng),將其受動器蛋白直接注入宿主的細胞質(zhì)。

在感染(后的4～5d)后期,宿主體內(nèi)的鼠疫菌開始在巨噬細胞內(nèi)大量繁殖,并造成巨噬細胞的凋亡,鼠疫菌的釋放。這時釋放到外界的鼠疫菌已獲得抗吞噬功能。鼠疫菌在巨噬細胞內(nèi)主要合成F1與pH6抗原。F1抗原在鼠疫菌胞外形成凝膠狀包膜,抵御中性粒細胞和巨噬細胞的吞噬。不同于三型分泌系統(tǒng)效應蛋白,F1蛋白不會影響吞噬細胞對其它微生物的吞噬,其通過阻止細菌與吞噬細胞受體間的相互作用而發(fā)揮抗吞噬作用[9]。pH6抗原(PsaA)在37℃酸性環(huán)境條件下合成,能夠選擇性與人血漿中的脂蛋白結(jié)合而阻止宿主防御系統(tǒng)對細菌的識別。

YopP/YopJ參與誘導細胞凋亡過程,YopJ通過抑制NFκ B和MKK信號轉(zhuǎn)導途徑抑制抗凋亡蛋白的產(chǎn)生,促進巨噬細胞凋亡;效應蛋白 YopH和YopE在抗巨噬細胞吞噬中發(fā)揮重要作用。YpkA蛋白會阻斷宿主的Gα q蛋白,造成細胞外的訊息無法經(jīng)由Gα q傳遞到細胞內(nèi)部,使細胞失去免疫系統(tǒng)的作用。Yersinia的一種外殼蛋白YopJ能夠通過將一個乙酰基團加到一個寄主酶上的兩個磷酸基團結(jié)合關(guān)鍵位點上,從而削弱這種磷酸化級聯(lián)反應。由于寄主的酶被乙?；?因此它們不能再被磷酸基團激活,因此這個引發(fā)先天免疫應答的酶級聯(lián)無法被活化。當細胞受到一個細菌病原的感染時,它會活化一個包含多個酶的反應鏈。一個酶將一個磷酸基團添加給另外一個酶(即磷酸化過程),從而促使這個酶將磷酸基團添加給另外一個酶……。這種級聯(lián)事件引發(fā)一種適當程度的免疫應答。但是,Yersinia能夠阻止它的寄主啟動這種應答,從而使該細菌能夠生存和繁殖。YopH是酪氨酸磷酸酯酶,通過III型分泌系統(tǒng)的分泌裝置靶向轉(zhuǎn)運至巨噬細胞,使整個宿主細胞的蛋白去磷酸化,阻斷在吞噬機制起始過程中的酪氨酸磷酸化信號。YopH在真核細胞中作用的靶蛋白:局部黏附激酶(FAK)和p130CAP能破壞細胞的黏附復合物,使細胞內(nèi)吞作用受損。效應蛋白可以抑制吞噬細胞內(nèi)的呼吸爆發(fā),而失去殺滅吞噬細菌的功能。這種機制可能與效應子 YopE和 YopH有關(guān)[11]。鼠疫菌的PhoP box歸納為(T/G)(A/G)TT TA(A/T)七核苷酸同向重復序列,整體調(diào)控子PhoP直接調(diào)控鼠疫耶爾森氏菌胞內(nèi)生存能力。

3 鼠疫自然疫源地所表現(xiàn)的生物多樣性

生物多樣性是指一定范圍內(nèi)多種多樣活的有機體(動物、植物、微生物)有規(guī)律地結(jié)合構(gòu)成穩(wěn)定的生態(tài)綜合體。這種多樣性包括物種多樣性,遺傳多樣性及生態(tài)系統(tǒng)多樣性。鼠疫自然疫源地所表現(xiàn)的生物多樣性主要體現(xiàn)在小獸動物、及其體表寄生蚤螨生物、生態(tài)系統(tǒng)和鼠疫菌株基因分型的遺傳多樣性。小型獸類生物多樣性決定其體外寄生蚤類生物多樣性。特別是在我國核心鼠疫自然疫源地:新疆的天山、青藏高原的三江源和云南省橫斷山區(qū)。

云南省橫斷山區(qū)小型獸類由5目11科58屬187種(亞種)組成,蚤類由9科45屬 153種(亞種)組成,小型獸類科、屬、種豐富度沿緯度梯度帶分布的主要特點[12]。滇西北橫斷山地區(qū)地勢起伏、高差懸殊,自然條件的垂直變化和水平分異明顯,而尤其以獨特的垂直自然帶引人注目。根據(jù)云南橫斷山區(qū)具代表性的7個山系共9個樣區(qū)山地蚤類及其宿主動物的垂直分布調(diào)查結(jié)果和引用以往的部分調(diào)查資料,對所獲數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學處理,應用不同山系林區(qū)各垂直帶蚤類物種多樣性的平均值作為指標,就云南橫斷山區(qū)蚤類物種多樣性的地理分布趨勢和規(guī)律,與宿主動物和重要環(huán)境因素的關(guān)系等問題進行了分析和探討。小獸群落結(jié)構(gòu)、物種豐富度、物種多樣性,均勻度和生態(tài)優(yōu)勢。橫斷山區(qū)小型獸類沿各緯度和海拔梯度的組成和分布情況不同,但總體呈現(xiàn)出以中海拔和中緯度梯度帶物種豐富度都相對較高的空間分布特征。這里蚤類科、屬、種、特有種都具有較高多樣性,由此推斷,這里可能是我國橫斷山區(qū)多物種保存、分布和分化的核心區(qū)。

三江源地區(qū)存在有2種類型的鼠疫自然疫源地:喜馬拉雅旱獺和青海田鼠鼠疫疫源地。三江源地區(qū)地貌類型豐富,氣候多變,區(qū)域物種種類繁多,生態(tài)環(huán)境變化復雜,具有高原獨特的生物多樣性特征。也是我國海拔最高的天然濕地,平均海拔4000多米。素有“中華水塔”之美譽,長江總水量的25%,黃河總水量的49%和瀾滄江總水量的15%都來自這一地區(qū)。三江生態(tài)系統(tǒng)最敏感的地區(qū),它是長江、黃河、瀾滄江三條大河的發(fā)源地。三江源地區(qū)具有獨特而典型的高寒生態(tài)系統(tǒng),為中亞高原高寒環(huán)境和世界高寒草原的典型代表。植被類型有針葉林、闊葉林、針闊混交林、灌叢、草甸、草原、沼澤及水生植被、墊狀植被和稀疏植被等,可分為14個群系綱、50個群系。野生動物有獸類85種,鳥類 237種(含亞種為263種),兩棲爬行類48種。青海省三江源地區(qū)共發(fā)現(xiàn)蚤類104種(含亞種),隸屬于6科33屬,以角葉蚤科、細蚤科、櫛眼蚤科種類居多,分別占33.65%(35/104)、27.88%(29/104)和 24.04%(25/104)。羌塘高原亞區(qū)發(fā)現(xiàn)蚤類5科 16屬34種,青海藏南亞區(qū)蚤類6科33屬100種,其中三江源地區(qū)特有蚤類28種[13]。

新疆鼠疫自然疫源地在我國鼠疫自然疫源地的形成及演替方面扮演著關(guān)鍵性的作用。可將新疆4大板塊的山地鼠疫自然疫源地鼠疫菌株分為14個基因型:7個主要基因組型和7個次要基因組型[14]。其中西天山北坡灰旱獺-長尾黃鼠鼠疫疫源地存在3個主要基因組型和5個次要基因組型,西段以01型基因組型為主,占種群體的 91.7%,02型占8.3%;中段以03型為主,占68.8%,01型占4.2%,02型占20.85%,另有02M1和02M3(02型的突變型)占2.1%,03M1型(03型的突變型)占2.1%,東段以 02型為主,89.8%,01型、02M2、02M3和02M4型(02型的突變型)各占2.0%。南天山灰旱獺鼠疫疫源地存在2個主要基因型和1個次要基因型,以4型為主,占 66.7%,02型占16.7%,04M1型(04型的突變型)占16.7%。帕米爾高原-阿賴山紅旱獺鼠疫疫源地僅存在04型1個基因型。昆侖山喜馬拉雅旱獺鼠疫疫源地分為中昆侖和東昆侖鼠疫自然疫源地,中昆侖山存在2個鼠疫基因組型,以11型為主,占群體的90%,12型占10%;東昆侖山存在3個鼠疫基因組型,以05型為主,占66.7%,02型和11型分別占16.7%。新疆山地鼠疫自然疫源地的演變由3條路線組成。西天山北坡鼠疫自然疫源地的鼠疫菌基因組,自西向東在不同的地理生態(tài)環(huán)境和宿主媒介作用下發(fā)生適應性進化和演變,由較為古老的01型基因組逐漸演化為02和03型,最后南下至青海和東昆侖演變?yōu)?5型,并且在這條演化路線上存在許多演變過程中發(fā)生的基因組地域交叉和次要基因組型;南天山和帕米爾高原-阿賴山鼠疫自然疫源地的鼠疫菌的04型基因組型是由01型直接演化而來,并在這一區(qū)域形成主要鼠疫基因組型;中昆侖山鼠疫自然疫源地的鼠疫菌基因組型可能是由西藏岡底斯山喜馬拉雅旱獺鼠疫源地的10型基因組演化而來,形成以11型為主,12型為輔的鼠疫基因組構(gòu)型特點。具體進化路線圖:天山山地→帕米爾高原、昆侖山脈→岡底斯山脈、青藏高原→滇西山地→閩廣沿海,期間在滇閩廣居民區(qū)黃胸鼠鼠疫疫源地由古典生物型菌株進化為東方型,東方型鼠疫菌株經(jīng)香港及東南沿海的遠洋輪船傳播到世界60多個國家及地區(qū),引發(fā)了第三次世界鼠疫大流行。

鼠疫桿菌與其特定區(qū)域的小獸動物、媒介生物、土壤及其微生物和生態(tài)系統(tǒng)所具有的不同時空活動特點和生物學特性,以及共同組成的復雜營養(yǎng)食物鏈網(wǎng)絡和在各自能流、物流、基因傳遞及其協(xié)同進化的角色等,都將是鼠疫自然疫源地空間結(jié)構(gòu)研究的所屬范疇。同時該地土壤動物群落結(jié)構(gòu)和多樣性所反映的生境多樣性等,也值得進一步探討。在鼠疫自然疫源地是否存在致病性的假結(jié)核、小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌的分布,是近年來學術(shù)探討的焦點。日本學者認為第三次世界鼠疫大流行波及到日本但未造成流行,很可能與致病性的假結(jié)核和小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌在日本廣泛分布有關(guān)。因為調(diào)查發(fā)現(xiàn)這兩種致病性的耶爾森氏菌假結(jié)核和小腸結(jié)腸炎在日本廣泛分布。在歐洲,第二次世界鼠疫大流行曾造成當時1/4的人口滅絕。但第三次世界鼠疫大流行也未引起歐洲的鼠疫流行,現(xiàn)在的調(diào)查顯示假結(jié)核和小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌在歐洲淡水系廣泛分布[15]。動物鼠疫的發(fā)生與當?shù)厥箢愗S富度、高度差、海拔、相對濕度、年均氣溫、年降雨量、蚤類豐富度和鼠疫菌基因分型多樣性顯正相關(guān)。

[1]Hinnebusch BJ,Rudolph AE,Cherepanow P,et al.Role of yersinia murine toxin in survival of Y.pestis in the midgut of flea vector.[J].Science,2002,296:733-735.

[2]Hinnebusch BJ,Erickson DL.Yersinia pestis biofilm in the flea vector and its role in the transmission of plague[J].Curr T op Microbiol Immunol,2008,322:229-248.

[3]Sun YC,Koumoutsi A,Darby C.The response regulato r PhoP negatively regulator yersinia pseudotuberculosis and yersinia pestis biofilm[J],FEMS Microbiol Lett,2009,290(1):85-90.

[4]Sun YC,Hinnebush BJ,Darby C.Experimental evidence for negative selection in the evolution of a Y ersinia pestis pseudogene[J],Proc Natl Acad Sci USA,2008,105(23):8097-8101.

[5]Skurnik M,Berqoehea JA.T he biosynthesis and biological role of lipopoly saceharide O-antigens of pathogenic yersinia[J],Carbohydrate Research,2003,338(23):2521-2529.

[6]T akahashi K,Kawai T.Pathogen recognition by Toll-like receptor[J].Nippon Rinsho,2007,65(2):53-57.

[7]Montminy SW,Khan N,M cGrath S,et al.Virulence factors of Yersinia pestis are overcome by a strong lipopoly saccharide response[J].Nat Immunol,2006,7(10):1066-1073.

[8]Pujol C,Bliska JB.Turning Yersinia pathogenesis outside in:subversion of macrophage function by intracellular yersiniae[J].Clin Immunol,2005,114(3):216-226.

[9]Zhou D,Han Y,Yang R.M olecular and physiological insights into plague transmission,virulence and etiology[J].Microbes Infect,2006,8(1):273-284.

[10]Pujol C,Bliska JB.The ability to replicate in macrophages is conserved between Yersinia pestis and Yersinia pseudotuberculosis[J].Infect Immun,2003,71(10):5 892-5 899.

[11]孫競,孫翼.鼠疫耶爾森氏菌逃避機體天然免疫作用研究進展[J].鄖陽醫(yī)學院學報,2010,29(2):86-89.

[12]龔正達,吳厚永,段興德,等.云南橫斷山區(qū)蚤類物種豐富度與區(qū)系的垂直分布格局[J],生物多樣性,2005,13(4):279-289.

[13]鄭誼,李超,魏紹振,等.青海省三江源自然保護區(qū)蚤類區(qū)系分布[J].中國媒介生物學及控制雜志,2010,21(2):124-127

[14]張渝疆,戴翔,王信惠,等.新疆山地鼠疫自然疫源地鼠疫耶爾森菌基因組分化和演變[J].中華微生物學和免疫學雜志,2007,27(2):134-138.

[15]張濤,盧世堂.寧夏鼠疫自然疫源地耶爾森氏菌分布調(diào)查[J].中國地方病防治雜志,2004,19(5):289-291.