陳 俊，蔣文燦，2，譚 天，許凱迪，楊麗紅

沙門氏菌毒力島及Ⅲ型分泌系統(tǒng)研究進(jìn)展

陳 俊1，蔣文燦1，2，譚 天1，許凱迪1，楊麗紅1

沙門氏菌(Salmonella)是寄生于人和動(dòng)物腸道內(nèi)的革蘭氏陰性桿菌，能引起人和動(dòng)物多種不同臨床癥狀表現(xiàn)，為人類食物中毒主要病原菌之一。沙門氏菌的侵襲力與毒力島(pathogenicity island，PI)及其編碼的Ⅲ型分泌系統(tǒng)(Type Ⅲ secretion system，T3SS)直接相關(guān)。本文對(duì)沙門氏菌毒力島、T3SS組成、T3SS分泌及調(diào)控機(jī)制、T3SS與沙門氏菌致病性、應(yīng)用研究等進(jìn)行綜述，以期為深入研究提供參考。

沙門氏菌；毒力島；Ⅲ型分泌系統(tǒng)；T3SS

1 沙門氏菌毒力島

沙門氏菌染色體、質(zhì)粒上成簇分布的編碼毒力相關(guān)基因的特定區(qū)域稱為沙門氏菌毒力島(Salmonellapathogenicity island，SPI)。目前，已知許多病原細(xì)菌，如大腸埃希氏菌、沙門氏菌、李氏桿菌、耶爾森菌、幽門螺桿菌、霍亂弧菌、節(jié)瘤擬桿菌、金黃色葡萄球菌等，都存在毒力島，而且一種病原細(xì)菌往往具有1個(gè)或多個(gè)毒力島。沙門氏菌已有5個(gè)毒力島研究得比較清楚，分別是SPI1、SPI2、SPI3、SPI4、SPI5。SPI在沙門氏菌入侵腸道上皮細(xì)胞過(guò)程中扮演重要角色[1]。近年研究人員對(duì)沙門氏菌的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)了更多的毒力島，近期陸續(xù)報(bào)道在傷寒、鼠傷寒、丙型副傷寒等沙門氏菌中新鑒定出SPI6、SPI7、SPI8、SPI9、SPI10、SPI11、SPI12等[2]，進(jìn)而增加了人們對(duì)沙門氏菌及其致病性的認(rèn)知。

1.1 SPI1 SPI1全長(zhǎng)約40 kb，遺傳性狀穩(wěn)定，存在于所有沙門氏菌中。已從SPI1中鑒定出39個(gè)基因，但并非所有基因都是T3SS所必須，現(xiàn)在已經(jīng)確定只有29個(gè)基因參與編碼T3SS。其中，基因inv、hil、org、spt、spa、sip、iag、iac、prg、sic編碼T3SS的調(diào)節(jié)子和分泌性效應(yīng)蛋白。沙門氏菌T3SS的調(diào)節(jié)子和分泌性效應(yīng)蛋白，與沙門氏菌對(duì)腸道上皮細(xì)胞的定植及侵襲力有關(guān)，并可導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的壞死和炎癥反應(yīng)[3]。其中分泌性效應(yīng)蛋白參與沙門氏菌粘附于宿主細(xì)胞表面，并引起腸黏膜細(xì)胞上的肌動(dòng)蛋白發(fā)生重排，從而有利于沙門氏菌內(nèi)化。Tsuyoshi M等通過(guò)敲除鼠傷寒沙門氏菌SL1344菌株SPI1上的基因sipB和sipC發(fā)現(xiàn)該菌株體外溶血現(xiàn)象消失，證明sipB和sipC與沙門氏菌體外溶血有關(guān)[4]。位于SPI1邊緣的4個(gè)基因(sitA、sitB、sitC、sitE)編碼一個(gè)鐵攝入系統(tǒng)，對(duì)沙門氏菌T3SS的分泌有一定促進(jìn)作用。SPI1與志賀氏菌毒力質(zhì)粒上的sqa/mxi/ipa基因結(jié)構(gòu)非常相似。Amit V等研究發(fā)現(xiàn)，沙門氏菌SPI1的24個(gè)基因表達(dá)，及與鞭毛和運(yùn)動(dòng)有關(guān)的17個(gè)基因表達(dá)，可被柚皮素抑制[5]。

1.2 SPI2 SPI2全長(zhǎng)約40 kb，含40個(gè)基因，組成4個(gè)操縱子(ssa、ssr、ssc、sse)，其兩側(cè)分別是pyykF和valVtRNA基因。SPI2編碼的T3SS在結(jié)構(gòu)和功能上同SPI1編碼的T3SS均有所區(qū)別。ssa編碼T3SS成分，ssr編碼T3SS調(diào)節(jié)子，ssc編碼T3SS分子伴侶，sse編碼T3SS效應(yīng)蛋白。ssrA具有促進(jìn)沙門氏菌在雞生殖系統(tǒng)的定殖作用[6]。SPI2控制沙門氏菌在吞噬細(xì)胞和上皮細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制，并可使沙門氏菌逃避巨噬細(xì)胞輔酶Ⅱ信賴的殺傷作用。用信號(hào)標(biāo)簽誘變技術(shù)(signature-tagged mutagenesis, STM)誘變的都柏林沙門氏菌突變株所做的試驗(yàn)表明，SPI2對(duì)犢牛全身性和腸道性沙門氏菌病的發(fā)生都有重要作用[7]。SPI2還編碼一個(gè)雙組分調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感蛋白SpiR-SsaA和應(yīng)答調(diào)控蛋白SsrB[8]。其中，SpiR-SsaA具有2個(gè)跨膜區(qū)，共含920個(gè)氨基酸序列；SpiR屬于傳感蛋白激酶的一種。Vijaya KD等通過(guò)利用SPI2上ssaT (780 bp)和sseF (888 bp)2個(gè)基因與其它4個(gè)基因invA(284 bp)、floR(198 bp),、sulL(425 bp)、tetG(550 bp)建立了一套檢測(cè)沙門氏菌SPI2及其耐藥性的多重PCR[9]。

1.3 SPI3 SPI3全長(zhǎng)約為17 kb，位于染色體82＇處的selCtRNA位點(diǎn)下游，含10個(gè)開(kāi)放閱讀框，組成6個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，其中mgtCB操縱子編碼高親和力Mg2+傳輸?shù)鞍踪|(zhì)和MgtC，可介導(dǎo)沙門氏菌在巨噬細(xì)胞和低Mg2+環(huán)境中存活。

1.4 SPI4 SPI4全長(zhǎng)約25 kb，位于染色體92＇處，含有18個(gè)開(kāi)放閱讀框(ORFs)，可能由1個(gè)操縱子組成。編碼介導(dǎo)毒素分泌的Ⅰ型分泌系統(tǒng)，并參與調(diào)節(jié)沙門氏菌適應(yīng)巨噬細(xì)胞內(nèi)環(huán)境[10]，但其主要功能有待進(jìn)一步研究。

1.5 SPI5 SPI5全長(zhǎng)7 kb，位于沙門氏菌染色體25＇處，其兩側(cè)為serT和copS/copR位點(diǎn)，G+C含量約43.6%，包含sop、sig、pip共3個(gè)基因，負(fù)責(zé)編碼參與腸粘膜液體分泌和炎癥反應(yīng)的相關(guān)蛋白，從而導(dǎo)致腸道液體的分泌和炎癥反應(yīng)，并且受SPI1和SPI2編碼的蛋白所調(diào)控[11]。

1.6 SPI6 SPI6含有59個(gè)基因，首先在沙門氏菌亞種I中發(fā)現(xiàn)，其兩側(cè)分別為tRNAaspV基因和菌毛saf基因簇。實(shí)驗(yàn)表明刪除鼠傷寒沙門氏菌整個(gè)SPI6對(duì)系統(tǒng)性發(fā)病機(jī)制沒(méi)有影響，但卻能使侵入人工培養(yǎng)細(xì)胞中的鼠傷寒沙門氏菌數(shù)量減少[12]。

1.7 SPI7 SPI7是傷寒沙門氏菌、都伯林沙門氏菌和甲型傷寒沙門氏菌的特有基因片段，長(zhǎng)133 kb，毗鄰tRNApheU基因。SPI7編碼的重要毒力因子是Vi莢膜、SopE噬菌體和IVB菌毛。SPI7可能是通過(guò)水平轉(zhuǎn)移獲得，其基因組序列極為復(fù)雜。由于在SPI7中發(fā)現(xiàn)基因pil，tra和sam，因而SPI7被認(rèn)為可能起源于接合質(zhì)?；蚪雍限D(zhuǎn)座子。Pickard的一項(xiàng)研究顯示，SPI7中被稱為PAGI3的部分也出現(xiàn)在包括植物病原體地毯草黃單胞菌致病變種和銅綠假單胞菌及其他幾種細(xì)菌中[13]。Michael H對(duì)一株傷寒沙門氏菌分離株進(jìn)行研究，并未觀察到Vi莢膜表型，說(shuō)明SPI7基因不穩(wěn)定[14]。噬菌體SopE也出現(xiàn)在缺失SPI7的腸炎沙門氏菌亞種I分離珠，表明噬菌體SopE可以被激活，并轉(zhuǎn)移sopE基因到其他分離株[15]。

1.8 SPI8 SPI8是在進(jìn)一步研究腸炎沙門氏菌和傷寒沙門氏菌基因組序列時(shí)發(fā)現(xiàn)的。SPI8僅由6.8 kb組成，與tRNApheV基因相鄰[16]。編碼細(xì)菌素基因，但到目前為止沒(méi)有關(guān)于其功能的報(bào)道。

1.9 SPI9 SPI9僅16 281 bp，是沙門氏菌中發(fā)現(xiàn)較小的毒力島，位于傷寒沙門氏菌染色體中。SPI9編碼I型分泌系統(tǒng)和大型RTX樣蛋白，SPI9也出現(xiàn)在鼠傷寒沙門菌染色體中。

1.10 SPI10 SPI10大小為32.8 kb，位于tRNAleuX基因中，包含sefB、sefC和sefR基因，編碼Sef菌毛及引導(dǎo)伴侶蛋白調(diào)控菌毛操縱子[17]。Sef菌毛僅存在于傷寒沙門氏菌和腸炎沙門氏菌中，因而SPI10被認(rèn)為是確定宿主特異性的一個(gè)因素。但到目前為止關(guān)于SPI10的研究還較少。

2 沙門氏菌Ⅲ型分泌系統(tǒng)

目前認(rèn)為革蘭氏陰性致病菌在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成入侵宿主細(xì)胞的特異性分泌系統(tǒng)共有5種類型(Ι～V型)，其中最顯著的便是細(xì)菌T3SS。對(duì)許多革蘭氏陰性致病菌來(lái)說(shuō)T3SS是必不可少的，并且T3SS與鞭毛系統(tǒng)具有很高同源性，關(guān)于兩者之間的關(guān)系有許多猜測(cè)及驗(yàn)證性報(bào)道，最近Vitold E G等研究發(fā)現(xiàn)沙門氏菌T3SS是從鞭毛系統(tǒng)演化而來(lái)的[18]。除沙門氏菌、大腸埃希氏菌、耶爾森菌、志賀氏菌等病原菌早已發(fā)現(xiàn)有T3SS外，近年研究發(fā)現(xiàn)銅綠假單胞菌、氣單胞菌、致病弧菌也存在T3SS[19]。

沙門氏菌的T3SS主要由SPI1和SPI2基因編碼產(chǎn)物組成，其功能主要表現(xiàn)在兩方面：其一，引導(dǎo)沙門氏菌的分泌蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至宿主細(xì)胞并激活宿主細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通道，從而刺激宿主細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞凋亡；其二，促使在沙門氏菌表面裝配侵襲小體。在沙門氏菌屬中，絕大部分沙門氏菌均只有一套T3SS，僅鼠傷寒沙門氏菌特有2套完全獨(dú)立的T3SS，可在感染的不同階段發(fā)揮相應(yīng)作用：第一套T3SS主要參與入侵真核細(xì)胞，第二套則有利于侵入真核細(xì)胞后鼠傷寒沙門氏菌的生存[20]。近年在沙門氏菌T3SS組成、T3SS分泌及調(diào)控機(jī)制、T3SS與沙門氏菌致病性等研究方面取得了巨大進(jìn)展。

2.1 沙門氏菌T3SS組成

2.1.1 T3SS組成蛋白 T3SS是由多組分蛋白組成的一個(gè)復(fù)合蛋白通道，所有的T3SS蛋白從功能上分成四類：菌膜裝置蛋白(Bacterial membrance apparatus proteins)、轉(zhuǎn)位子蛋白(Translocon proteins)、效應(yīng)蛋白(Effector proteins)、T3SS分子伴侶(Type chaperones)。菌膜裝置蛋白橫跨細(xì)胞內(nèi)、外膜，并延伸形成一個(gè)針狀結(jié)構(gòu)(即注射裝置)通向胞外[21]。

轉(zhuǎn)位子蛋白在細(xì)菌細(xì)胞膜上形成一個(gè)小孔與注射裝置的針頭相對(duì)接方能使效應(yīng)蛋白進(jìn)入到宿主胞質(zhì)中，缺少轉(zhuǎn)位子蛋白，效應(yīng)蛋白則無(wú)法進(jìn)入宿主細(xì)胞。效應(yīng)蛋白在細(xì)菌致病過(guò)程中起關(guān)鍵作用，可引起宿主相應(yīng)的病理變化，如修飾宿主細(xì)胞肌動(dòng)蛋白細(xì)胞支架功能使其能進(jìn)入非吞噬細(xì)胞內(nèi)或黏附在上皮細(xì)胞表面，誘導(dǎo)感染的巨噬細(xì)胞凋亡等。

2.1.2 T3SS注射裝置 雖然各種細(xì)菌的T3SS在分泌功能上具有相似性，但在組織結(jié)構(gòu)上卻各不相同。電子顯微鏡觀察顯示，沙門氏菌T3SS的分泌裝置是一個(gè)類似針頭形狀的超分子結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在通常將其稱為T3SS注射裝置[22]。T3SS注射裝置可以幫助沙門氏菌定植在宿主細(xì)胞的胞膜上并將沙門氏菌分泌的效應(yīng)蛋白注入宿主細(xì)胞，該注射過(guò)程需要跨過(guò)3層膜(2層沙門氏菌胞膜和1層宿主胞膜)[23]。沙門氏菌T3SS注射裝置的核心是一個(gè)針頭狀的復(fù)合物：由一個(gè)圓柱形基座和一個(gè)針頭狀突起構(gòu)成?；怯煞肿恿肯嗤?種蛋白組成的：InvG蛋白分泌家族的一部分組成底座的外環(huán)，PrgH/PrgK(具有脂蛋白的結(jié)構(gòu)修飾單元)組成基座的內(nèi)環(huán)[24]。T3SS由圓柱形基座固定在沙門氏菌表面，基座中貫穿有圓柱狀的連接針頭與基座的桿：桿狀結(jié)構(gòu)由桿部結(jié)構(gòu)蛋白PrgJ構(gòu)成；針狀結(jié)構(gòu)由針狀PrgI蛋白和調(diào)節(jié)針狀蛋白復(fù)合物裝配的InvJ蛋白組成?；粌H可以幫助蛋白穿過(guò)細(xì)菌的內(nèi)膜和外膜，而且和周質(zhì)中的分泌結(jié)構(gòu)有密切聯(lián)系。針頭狀突起是一個(gè)直的中空筒狀結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)約60 nm，其內(nèi)部有專門輸送分泌蛋白的狹窄中心孔道(約28?，2～ 3 nm)，孔道從底部的環(huán)狀結(jié)構(gòu)一直延伸到針頭的頂端[25]。中心孔道非常小，折疊的蛋白要經(jīng)過(guò)伸展后才能從中通過(guò)。針頭結(jié)構(gòu)可以將細(xì)菌的效應(yīng)蛋白直接注入宿主細(xì)胞。

2.1.3 T3SS分子伴侶 T3SS分泌蛋白，需要與細(xì)胞質(zhì)中的附屬蛋白特異結(jié)合，這種附屬蛋白就稱為分子伴侶。分子伴侶相對(duì)分子量低(<20 000)、等電點(diǎn)低、二級(jí)結(jié)構(gòu)以螺旋為主、通常是酸性。沙門氏菌T3SS分子伴侶缺少ATP結(jié)合位點(diǎn)和ATP水解活性。大多數(shù)情況下分子伴侶與特定的分泌蛋白相結(jié)合，也有的分子伴侶可以與多個(gè)分泌蛋白結(jié)合。這些分子伴侶與分泌蛋白N端的下游50～ 100氨基酸結(jié)合，分子伴侶使分泌蛋白在分泌前迅速伸展便于通過(guò)T3SS。將分泌蛋白呈遞給注射裝置后分子伴侶自己仍然留在細(xì)菌胞質(zhì)中。另外，T3SS分子伴侶可促進(jìn)相應(yīng)底物分泌。T3SS分子伴侶和參與鞭毛組裝的分子伴侶很相似，過(guò)去認(rèn)為T3SS分子伴侶從鞭毛伴侶進(jìn)化而來(lái)，但現(xiàn)在有報(bào)道認(rèn)為：它們擁有共同的祖先，但卻是各自獨(dú)立進(jìn)化[26]。

目前在沙門氏菌T3SS發(fā)現(xiàn)的分子伴侶主要有：SicA、InvI、VnvH和OrgA。SicA可引導(dǎo)分泌蛋白進(jìn)入轉(zhuǎn)位機(jī)制或阻止蛋白在分泌前降解。InvI的基因與InvJ及SpaQ相毗鄰，有人認(rèn)為InvI可能是InvJ和SpaQ的分子伴侶。InvH具有使沙門氏菌粘附和侵入上皮細(xì)胞的能力，可能使沙門氏菌在內(nèi)化前與宿主細(xì)胞發(fā)生黏附，起黏附素的作用。OrgA可能與沙門氏菌的入侵和蛋白分泌有關(guān)，同時(shí)參與對(duì)氧的調(diào)控。沙門氏菌分子伴侶在T3SS中發(fā)揮著重要作用，可與胞質(zhì)中的效應(yīng)分子結(jié)合，能將效應(yīng)分子運(yùn)輸?shù)椒置谘b置進(jìn)行分泌，并對(duì)效應(yīng)分子的構(gòu)象形成有一定作用。T3SS分子伴侶結(jié)合相應(yīng)的效應(yīng)蛋白，保護(hù)相應(yīng)的效應(yīng)蛋白在胞質(zhì)內(nèi)不被降解，并有效地分泌、轉(zhuǎn)移效應(yīng)蛋白。分子伴侶還能夠穩(wěn)定細(xì)胞質(zhì)內(nèi)相應(yīng)的底物，阻止相應(yīng)底物與其他效應(yīng)蛋白或轉(zhuǎn)位子蛋白未成熟前的同種或異種蛋白的結(jié)合，這種結(jié)合可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)合蛋白的降解[27]。

2.2 T3SS分泌及調(diào)控機(jī)制 T3SS通常在沙門氏菌與宿主細(xì)胞接觸獲得激活信號(hào)才能啟動(dòng)分泌。研究表明T3SS分泌信號(hào)位于沙門氏菌mRNA結(jié)構(gòu)中，過(guò)去長(zhǎng)期被認(rèn)為是位于分泌蛋白的N端部分氨基酸。T3SS分泌蛋白時(shí)與分子伴侶結(jié)合是確保分泌前的穩(wěn)定性和有效分泌的重要環(huán)節(jié)。沙門氏菌SPIl編碼的T3SS可釋放幾種效應(yīng)蛋白刺激宿主細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，導(dǎo)致一系列的細(xì)胞反應(yīng)，如肌動(dòng)蛋白的變構(gòu)從而導(dǎo)致細(xì)胞骨架的重排、轉(zhuǎn)錄因子的激活、離子通道的刺激，在某些細(xì)胞甚至?xí)辜?xì)胞凋亡[28]。

沙門氏菌T3SS分泌和轉(zhuǎn)移過(guò)程是由非常復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄機(jī)制和轉(zhuǎn)錄后機(jī)制調(diào)控的，此調(diào)控機(jī)制主要受到時(shí)間(生長(zhǎng)階段)和空間(宿主細(xì)胞內(nèi)外)的限制。例如，T3SS須獲得一個(gè)激活信號(hào)(來(lái)自于沙門氏菌mRNA結(jié)構(gòu))才能行使他的分泌功能。轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制是沙門氏菌在與宿主細(xì)胞相互接觸后才發(fā)揮功能的。沙門氏菌入侵基因表達(dá)的調(diào)控是由轉(zhuǎn)錄水平的幾個(gè)環(huán)境因素決定的，例如滲透壓、氧濃度或生長(zhǎng)階段。目前，在分子水平僅發(fā)現(xiàn)DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)會(huì)影響蛋白的分泌；在蛋白水平，有兩個(gè)蛋白InvF(屬于轉(zhuǎn)錄激活子AraC家族)和HilA(屬于轉(zhuǎn)錄激活子OmpR/ ToxR家族，HilA又調(diào)節(jié)OrRA、SipC和InvF，這幾個(gè)蛋白最終形成一個(gè)調(diào)節(jié)莖環(huán)結(jié)構(gòu))參與沙門氏菌的入侵[29]。此外，沙門氏菌T3SS還受到幾個(gè)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的影響，如菌毛調(diào)控系統(tǒng)、PhoP/PhoQ調(diào)控系統(tǒng)[30]和OmpR/EnvZ調(diào)控系統(tǒng)及DNA結(jié)合蛋白HilD等。

2.3 T3SS與沙門氏菌致病性 沙門氏菌的致病性與其T3SS分泌的致病效應(yīng)蛋白密切相關(guān)，在已知對(duì)動(dòng)物致病的21種效應(yīng)蛋白中，由沙門氏菌T3SS分泌的占到12種[31]。其中，沙門氏菌SPI1編碼的T3SS分泌8種：AvrA、SipA、SipC、SopB、SopD、SopE、SspH1、SotP；沙門氏菌SPI2編碼的T3SS分泌的4種：ExoS、ExoT、ExoV、ExoY；另外耶爾森氏菌占6種(YopA/O、YopE、YopH、YopJ/P、YopM、YopT)，志賀氏菌占2種(IpaA和IpaC)。用雞所做的試驗(yàn)表明，由SPI2編碼的T3SS與雞沙門氏菌對(duì)雞的毒力有關(guān)。同時(shí)研究表明，缺失T3SS的鼠傷寒沙門氏菌不論感染途徑如何均不能引起全身性疾病。

3 應(yīng)用研究

研究沙門氏菌毒力島及其編碼的T3SS對(duì)于了解沙門氏菌致病機(jī)制具有重要作用，因而現(xiàn)在越來(lái)越多的研究者對(duì)沙門氏菌毒力島及其編碼的T3SS表現(xiàn)出濃厚興趣，沙門氏菌毒力島及其編碼的T3SS已成為沙門氏菌研究的熱點(diǎn)之一。目前，在沙門氏菌中已鑒定出毒力島12個(gè)，是否還存在尚未發(fā)現(xiàn)的毒力島還有待進(jìn)一步研究。王晶鈺等研究表明攜帶SPI1+SPI2與沙門氏菌的致病性呈正相關(guān)，并且SPI3可作為檢測(cè)沙門氏菌的毒力標(biāo)志[32]。Taseen S D等通過(guò)評(píng)價(jià)腸炎沙門氏菌SPI1編碼的毒力蛋白作為預(yù)防禽類的疫苗具有良好的效果，因此他們認(rèn)為將沙門氏菌SPI1編碼的蛋白與其它相關(guān)蛋白組合成亞單位疫苗來(lái)預(yù)防禽類腸炎沙門氏菌將具有廣泛的研究及應(yīng)用前景[33]。Amanda LS等將腸炎沙門氏菌SPI2編碼的蛋白作為疫苗免疫試驗(yàn)雞，通過(guò)測(cè)定發(fā)現(xiàn)雞卵黃IgG和血清IgG抗體水平明顯上升，表明將腸炎沙門氏菌SPI2編碼的蛋白作為疫苗免疫雞可以顯著提高雞體液免疫水平的作用[34]。因而，預(yù)計(jì)今后關(guān)于沙門氏菌SPI1及SPI2編碼的蛋白作為預(yù)防沙門氏菌的疫苗抗原的研究將會(huì)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。

近幾年來(lái)對(duì)于沙門氏菌T3SS在抗腫瘤方面的研究也取得了一定進(jìn)展。Pawelek等[35]通過(guò)基因缺失突變實(shí)驗(yàn)證明，鼠傷寒沙門氏菌SPI2編碼的Ⅲ型分泌系統(tǒng)對(duì)于沙門氏菌抗腫瘤效應(yīng)至關(guān)重要，可使得沙門氏菌靶向至腫瘤并在瘤內(nèi)增殖。敲除SPI1體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可降低沙門氏菌的侵襲力100倍，但是體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明對(duì)于腫瘤生長(zhǎng)卻并無(wú)抑制作用；然而，敲除SPI2即可消除腫瘤生長(zhǎng)抑制現(xiàn)象。HiroyoshiNishlkawa等[36]通過(guò)構(gòu)建鼠傷寒沙門氏菌疫苗株進(jìn)行腫瘤消除實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)沙門氏菌T3SS可使腫瘤生長(zhǎng)速度減慢，然后逐漸變小甚至消失，因而他們認(rèn)為沙門氏菌T3SS產(chǎn)生的抗原在腫瘤疫苗方面很有研究前景。Klaus Panthel等[37]通過(guò)研究沙門氏菌T3SS的抗小鼠纖維瘤免疫力，得出相似結(jié)果。最新研究顯示減毒沙門氏菌通過(guò)T3SS可介導(dǎo)與宿主之間的反應(yīng)，能傳遞效應(yīng)基因并在細(xì)胞表面或胞漿中表達(dá)多種治療性蛋白，誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的特異性體液免疫、細(xì)胞免疫及局部黏膜免疫反應(yīng)，抵抗攜帶相應(yīng)外源蛋白的病原體入侵。盡管減毒沙門氏菌在腫瘤基因治療上具有良好的基因傳遞載體優(yōu)勢(shì)，但腫瘤基因治療目前還處于發(fā)展早期，在臨床應(yīng)用中還存在許多困難：如何提高沙門氏菌作為兼性厭氧菌對(duì)乏氧組織的靶向定植特異性；如何減輕甚至消除沙門氏菌作為致病菌其內(nèi)毒素及T3SS分泌的致病性效應(yīng)蛋白可能存在引起機(jī)體部分機(jī)能甚至全身性疾病的潛在危害；如何將減毒沙門氏菌載體高效地轉(zhuǎn)移至機(jī)體腫瘤組織內(nèi)部甚至進(jìn)入處于靜止期的腫瘤細(xì)胞；如何提高減毒沙門氏菌T3SS分泌蛋白表達(dá)效率及能否將腫瘤基因治療與其他常規(guī)腫瘤治療方法聯(lián)合應(yīng)用等，都是減毒沙門氏菌T3SS在腫瘤基因治療中存在的科學(xué)難題。即使面臨這些難題，腫瘤的基因治療在現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)中仍擁有廣闊的發(fā)展前景，只要努力解決好存在的各種問(wèn)題，今后減毒沙門氏菌必將在腫瘤的治療中發(fā)揮非常重要的作用。

對(duì)沙門氏菌毒力島及其編碼的T3SS的研究，有助于闡明沙門氏菌分子水平致病機(jī)制，對(duì)于發(fā)展腫瘤基因治療、開(kāi)發(fā)腫瘤基因治療疫苗及研發(fā)抗革蘭氏陰性菌藥物具有重要意義。

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Salmonella pathogenicity island and type III secretion system

CHEN Jun1,JIANG Wen-can1,2,TAN Tian1,XU Kai-di1,YANG Li-hong1

(1.Animal Medicine College, Sichuan Agricultural University, Ya'an 625014, China;2.Sichuan Key Laboratory of Animal Disease and Human Health, Ya'an 625014, China)

Salmonellawas a gram-negative bacterium which parasitized in the intestinal of humans and animals, which could cause a variety of different clinical symptoms in human and animals, and being one of the main pathogens for human food toxicosis. The invasiveness ofSalmonellawas directly related to pathogenicity island (PI) and type Ⅲ secretion system (T3SS) encoded by PI. The research progress ofSalmonellapathogenicity island, the composing of T3SS, secretion and regulation mechanisms of T3SS, T3SS and salmonella pathogenicity, and application research was summarized in this paper, and with a view to providing reference for in-depth study.

Salmonella; pathogenicity island; type III secretion system; T3SS

Jiang Wen-can, Email: jiangwc1234@163.com

10.3969/cjz.j.issn.1002-2694.2015.04.017

蔣文燦，Email：jiangwc1234@163.com

1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，雅安 625014； 2.動(dòng)物疫病與人類健康四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，雅安 625014

S855.1

A

1002-2694(2015)04-0371-06

2014-07-10；

2015-02-15

教育部長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(IRT0848)

Supported by the Program for Changjing Scholars and Innovative Research Team in University (No. IRT0848)