猪ETECK88ac、K99黏附素蛋白生物信息学分析及多表位疫苗载体构建

由猪产肠毒素大肠杆菌(ETEC)引起的仔猪腹泻是规模化猪场最常见的疾病之一。目前国内和国际上制备ETEC疫苗的靶基因多为其黏附素基因K88ac、K99。本试验通过分析ETEC K88ac、K99黏附素蛋白的生物学信息,将抗原表位进行组合,设计了一种同时含有K88ac、K99基因的多表位重组疫苗载体。首先应用ProParam、SOPMA和GOR软件分析K88ac、K99蛋白的理化特性及二级结构,应用IEDB与ABCpred软件预测二者的B细胞抗原表位,应用RANKPEP软件预测Th细胞表位,应用IEDB与NetMHC-4.0软件预测CTL细胞表位;然后将预测的B细胞、Th细胞和CTL细胞抗原表位加上接头序列,按照一定顺序进行组合,分别设计多表位连接多肽Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ;最后通过分析抗原性、致敏性,筛选抗原性最强的连接多肽,并对其进行表征。结果显示:共筛选出9个抗原表位,按照不同的排列组合获得了3种连接多肽,其中连接多肽Ⅱ抗原性最强,为0.906 8;应用AllerTOP v. 2.0在线工具对连接多肽Ⅱ进行过敏性预测,发现其没有过敏性;应用ZpGJn4在线工具对连接多肽Ⅱ进行三维建模,发现其结构表位暴露性较好,易与抗体结合,在蛋白分子构象上符合表位设计要求。将该多表位肽的氨基酸序列按照乳酸菌密码子嗜好性反向翻译为核苷酸序列,随后插入pET28a载体中获得了p ET28a-KT质粒。结果表明,构建的连接多肽Ⅱ适合作为多表位疫苗的备选载体蛋白。多表位肽的设计及pET28a-KT质粒的获得为下一步构建表达ETEC多表位抗原的重组乳酸菌提供了技术支撑。

布拉迪酵母与酵母衍生物对大肠杆菌K88攻毒仔猪生长性能、腹泻率和肠道健康的影响

本试验旨在探究日粮中添加布拉迪酵母与酵母衍生物对产肠毒素大肠杆菌K88(ETEC K88)诱导的断奶腹泻仔猪生长性能、腹泻率和肠道健康的影响。选取18头断奶仔猪,随机分为未攻毒对照组、攻毒对照组和攻毒+酵母组,每组6头。未攻毒对照组和攻毒对照组仔猪饲喂基础日粮,攻毒+酵母组仔猪饲喂添加200 mg/kg布拉迪酵母和800 mg/kg酵母衍生物的基础日粮。在试验第1天,攻毒对照组和攻毒+酵母组每头仔猪灌服10 mL的ETEC K88细菌悬液(1.0×10^(9) CFU/mL),未攻毒对照组每头仔猪灌服等体积无菌生理盐水。试验共7 d。结果表明:与未攻毒对照组相比,ETEC K88灌服导致断奶仔猪生长性能下降(P<0.05),仔猪腹泻升高(P<0.05),肠道绒毛长度缩短(P<0.05),隐窝深度加深(P<0.05),绒毛长度与隐窝深度比值下降(P<0.05),肠道紧密连接蛋白mRNA表达量及蛋白表达量减少(P<0.05);相比于攻毒对照组,日粮补充布拉迪酵母和酵母衍生物可降低攻毒仔猪腹泻率(P<0.05),缓解肠道形态结构受损(P<0.05),促进紧密连接蛋白mRNA的表达量(P<0.05)。由此可见,日粮中添加200 mg/kg布拉迪酵母和800 mg/kg酵母衍生物能有效缓解ETEC K88诱导的断奶仔猪腹泻,减轻肠道损伤,改善肠道功能。

槲皮素对产肠毒素大肠杆菌K88诱导的猪肠上皮细胞凋亡和焦亡信号通路的影响

本试验旨在研究槲皮素(Que)对产肠毒素大肠杆菌K88(ETEC K88)诱导的猪肠上皮细胞损伤、炎症反应、凋亡和焦亡信号通路的影响。试验以猪肠上皮细胞IPEC-1为研究对象,分为4组:对照组、Que组、ETEC K88组、Que+ETEC K88组。用0或10μmol/L Que处理细胞24 h后,再用磷酸盐缓冲液(PBS)或50倍细胞数的ETEC K88刺激细胞2 h,收集样品测定细胞活力、细胞上清液中乳酸脱氢酶(LDH)活性、细胞中炎性因子含量、细胞凋亡和焦亡信号通路相关基因的mRNA表达水平。结果显示:1)Que显著缓解了ETEC K88诱导的细胞活力的下降和细胞上清液中LDH活性的上升(P<0.05)。2)Que显著缓解了ETEC K88诱导的细胞中炎性因子白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-18(IL-18)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量的上升(P<0.05)。3)Que显著缓解了ETEC K88诱导的细胞凋亡信号通路相关基因凋亡相关因子配体(FasL)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-9(Caspase-9)、B细胞淋巴瘤-2相关X蛋白(Bax)的mRNA表达水平的上升和B细胞淋巴瘤-xL(Bcl-xL)的mRNA表达水平的下降(P<0.05)。4)Que显著缓解了ETEC K88诱导的细胞焦亡信号通路相关基因含pyrin结构域NOD样受体家族3(NLRP3)、IL-18、消皮素D(GSDMD)和NLR家族CARD结构域4(NLRC4)的mRNA表达水平的上升(P<0.05)。综上所述,Que可抑制ETEC K88刺激导致的IPEC-1细胞凋亡和焦亡信号通路的激活,缓解细胞损伤。

壳寡糖对大肠杆菌K88感染肉鸡生长性能、抗氧化能力及肠道屏障功能的影响

本试验旨在研究壳寡糖(Chitosan,COS)对大肠杆菌(Enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC)感染肉鸡生长性能、抗氧化能力及肠道屏障功能的影响。将288只1日龄体重均一、健康的罗斯308肉仔鸡随机分为4个处理,即对照组、ETEC感染组、ETEC+PS1组(ETEC+150 mg/kg壳寡糖)和ETEC+PS2组(ETEC+200 mg/kg壳寡糖),每个处理6个重复,每个重复12只鸡(公母各半)。于10日龄时给ETEC组、ETEC+PS1组和ETEC+PS2组肉鸡灌服1 mL E.coli菌悬液(1.0×10^(8) CFU/mL),对照组灌服1 mL无菌培养基。试验期42 d。结果显示:与对照组相比,ETEC组21~42日龄肉鸡平均日采食量有降低趋势(P=0.07),21、42日龄空肠谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力与丙二醛(MDA)含量下调(P<0.05),21日龄空肠绒毛高度与隐窝深度的比值(VH/CD)及42日龄空肠三叶因子(TFF-2)的mRNA水平上调(P<0.01)。日粮中添加壳寡糖可缓解因ETEC感染引起的GSH-Px下调,同时可上调空肠过氧化氢酶(CAT)活性及绒毛高度(VH)和VH/CD(P<0.05)。此外,壳寡糖可上调空肠钙粘蛋白(E-cadherin)、3型Na^(+)/H^(+)交换蛋白(NHE3)、闭合蛋白(Occludin)等基因的转录水平(P<0.05)。由以上结果可知,日粮中添加150、200 mg/kg壳寡糖可能通过增强肠道物理屏障和抗氧化功能进而缓解ETEC感染对肉鸡肠道的不利影响。

原儿茶酸对肠毒素大肠杆菌K88诱导的猪小肠上皮细胞程序性坏死和Toll样受体4信号通路的影响

本试验旨在研究原儿茶酸(PCA)对肠毒素大肠杆菌K88(ETEC K88)诱导的猪小肠上皮细胞(IPEC-1细胞)程序性坏死和Toll样受体4(TLR4)信号通路的影响。试验采用2×2因子设计,分为4个组:对照组、PCA组(40μmol/L PCA作用24 h)、ETEC K88组(50倍细胞数ETEC K88作用2 h)和PCA+ETEC K88(40μmol/L PCA作用24 h+50倍细胞数ETEC K88作用2 h)组,每组3个重复。结果显示:1)与对照组相比,ETEC K88组细胞活力显著降低(P<0.05),细胞上清液乳酸脱氢酶(LDH)活性显著升高(P<0.05);与ETEC K88组相比,PCA+ETEC K88组细胞活力显著升高(P<0.05),细胞上清液LDH活性显著降低(P<0.05)。2)与对照组相比,ETEC K88刺激导致细胞形态损伤,超微结构破坏,表现为细胞膜破裂,细胞核皱缩,染色质外溢,线粒体出现肿胀并且空泡化;ETEC K88组细胞坏死率显著升高(P<0.05)。与ETEC K88组相比,添加PCA能够保护细胞形态,PCA+ETEC K88组细胞坏死率显著降低(P<0.05)。3)与对照组相比,ETEC K88组肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、TLR4、脂多糖结合蛋白(LBP)、髓样分化蛋白2(MD2)、白细胞介素受体相关激酶1(IRAK1)、肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF6)和髓样分化因子88(MyD 88)的mRNA相对表达显著升高(P<0.05);与ETEC K88组相比,PCA+ETEC K88组TNF-α、TLR4、LBP、MD2、IRAK1、TRAF6和MyD88的mRNA相对表达量显著降低(P<0.05)。4)与对照组相比,ETEC K88组肿瘤坏死因子受体1(TNFR1)、Fas相关死亡结构域(FADD)、混合系列蛋白激酶样结构域(MLKL)、高迁移率蛋白1(HMGB1)、动力相关蛋白1(Drp1)和磷酸甘油酸变位酶5(PGAM5)的mRNA相对表达量显著升高(P<0.05);与ETEC K88组相比,PCA+ETEC K88组TNFR1、FADD、HMGB1、Drp1和PGAM5的mRNA相对表达量显著降低(P<0.05)。由此可见,PCA可能通过抑制细胞程序性坏死和TLR4信号通路的激活,缓解ETEC K88诱导的IPEC-1细胞的炎症反应和损伤。

产肠毒素性大肠杆菌K88的致病特性及其益生菌的筛选

在获得绿色荧光蛋白(GFP)标记的菌株K88-GFP并证明其与K88具有遗传同质性的基础上,以K88-GFP为致病菌,腹腔注射侵染小鼠,在不同时间进行眼球采血,测定血液生理生化指标,并采取不同器官或组织,培养后利用紫外光激发K88-GFP的绿色荧光,观察计数这种产肠毒素性大肠杆菌(ETEC)在小鼠体内的分布。同时通过体外抑制和活体饲喂试验,进行了益生菌的筛选。结果证实,ETEC致病菌具有较强的侵袭性,它可以侵袭小鼠肝、肾、心、肺及脑、肌肉等器官和组织,尤其可对肝、肾造成严重的损伤;筛选得到益生菌株PB JK-2,在体内外均对K88具有较好的抑制作用。

大肠杆菌K88噬菌体的分离鉴定及其生物学特性

分离鉴定裂解性产肠毒素性大肠杆菌(ETEC)K88噬菌体,并研究其生物学特性及裂菌效力。用双层平板法从猪场污水中分离噬菌体,通过透射电镜和酶切基因组对获得的噬菌体进行鉴定;同时测定了噬菌体最佳感染复数、一步生长曲线、酸碱稳定性、热稳定性等噬菌体的生物学特性及其体外裂菌效力。结果表明分离获得了一株产肠毒素性大肠杆菌K88强裂解性噬菌体,命名为PK88-4;其噬菌斑清晰透亮,周围无晕环;电镜显示:其头部呈正多面体对称,有可伸缩性尾部;核酸类型为双链DNA(基因组大小约60 kb);该噬菌体能耐受60℃左右高温、在pH值为5～10内效价稳定;最佳感染复数为0.01;潜伏期为10 min,暴发期为40 min,裂解量为40;在5 h内对培养液中的大肠杆菌杀灭率将近100%。PK88-4是一株强裂解性肌尾科大肠杆菌K88噬菌体,具有裂解周期短、杀菌能力强等特点,为畜牧业防治产肠毒素性大肠杆菌K88感染提供了新的思路。

产肠毒素大肠杆菌K88诱导仔猪炎症反应的分子机制

为探讨产肠毒素大肠杆菌(ETEC)K88感染仔猪发生炎症反应的分子机制,试验用ETEC K88灌服断奶仔猪,ELISA法检测攻毒后仔猪血清中白细胞介素8(IL-8)含量,实时荧光定量PCR方法检测淋巴结中Toll样受体2(TLR2)、Toll样受体4(TLR4)及其信号通路相关基因(髓样分化因子88(MyD88)、Toll相互作用蛋白(Tollip)、B细胞淋巴瘤因子3(Bcl3))的mRNA相对表达水平。结果发现,仔猪攻毒ETEC K88后6和24h血清IL-8含量和淋巴结TLR2/4的表达水平均极显著或显著高于对照组(P<0.01;P<0.05),且感染后24h显著低于感染后6h(P<0.05);仔猪感染ETEC K88后24h淋巴结中MyD88、Tollip和Bcl3的表达水平均极显著高于对照组(P<0.01),但是感染后6h时与对照组相比均无显著差异(P>0.05)。综上所述,ETEC K88感染仔猪可能是通过TLR2/4-MyD88信号通路产生炎症因子IL-8,促使仔猪出现炎症反应,且该炎症反应可能受Tollip和Bcl3蛋白的调控而被减弱。

重组大肠杆菌K88ab和K99蛋白制备的鸡卵黄抗体的效力评价

为探索以重组大肠杆菌K88ab和K99蛋白为免疫原制备鸡卵黄抗体的可行性,本研究利用基因工程技术,在大肠杆菌中高效表达重组K88ab和K99蛋白。分别以重组蛋白和提取的天然菌毛为免疫原制备抗K88ab和K99菌毛的鸡卵黄抗体,并对抗体效价、特异性以及抗体的预防和治疗效果进行了检测和比较。试管凝集反应结果显示,以重组蛋白为免疫原制备的鸡卵黄抗体效价最高可达1∶2 560,与用天然菌毛为免疫原制备的鸡卵黄抗体的效价基本一致。该抗体分别与K88ab+和K99+大肠杆菌发生特异性凝集,并能分别有效抑制K88ab+和K99+大肠杆菌对新生仔猪肠上皮细胞的吸附。临床应用结果显示,本实验制备的卵黄抗体对仔猪黄痢和仔猪白痢的预防有效率为100%,保护率为91%;治疗有效率为100%,治愈率为87%。实验结果表明该卵黄抗体对仔猪黄痢和仔猪白痢具有良好的预防和治疗效果。

大肠杆菌K88菌毛蛋白faeG亚基基因克隆及表达

利用PCR技术,从致仔猪黄痢的大肠杆菌中扩增不含信号肽序列的K 88菌毛蛋白faeG亚基基因片段,将其克隆到表达载体pGEX-6P-1中,构建该基因的原核表达载体pGEX-F aeG,通过测序证明序列正确后,导入大肠杆菌BL 21,得到工程菌株PGEX-F aeG。IPTG诱导表达,SDS-PAGE分析结果表明,融合蛋白(约53 ku)在大肠杆菌BL 21中得到高效表达,表达产物约占菌体蛋白的35%,免疫印记结果表明此融合蛋白与K 88单抗反应。

动物性食品源大肠杆菌O血清型鉴定及其K88菌毛基因检测

本研究对河北省冀东地区农贸市场和超市采集的生猪肉、生鸡蛋和生羊肉等分离得到的20株大肠杆菌进行大肠杆菌血清型鉴定;并检测不同血清型大肠杆菌的K88菌毛基因。采用常规方法进行大肠杆菌的O血清型鉴定,用PCR方法检测K88菌毛基因。分离鉴定的20株大肠杆菌有7种血清型,包括O38、O78、O88、O11、O107、O91、O9,其中O38、O78为优势血清型菌,均占分离菌株的25%(5/20)。在分离的动物性食品源大肠杆菌中有30%(6/20)的菌株K88菌毛基因扩增呈阳性。结果表明,O78、O38为冀东地区动物性食品源大肠杆菌常见血清型,30%(6/20)的菌株K88菌毛基因扩增阳性。

K88菌毛蛋白亚基基因克隆、表达及重组蛋白抗血清制备

利用 PCR技术 ,从仔猪黄痢的致病菌中扩增出不含信号肽序列的 K88菌毛蛋白亚基基因片段 ,将其克隆到 E.coli表达载体 p ET2 8a(+)中 ,构建了该基因的原核表达载体 p882 8,导入 E.coli BL 2 1(DE3) ,得到工程菌株。 SDS- PAGE分析结果显示 ,经 IPTG诱导 ,该亚基基因高效表达出重组 K88菌毛蛋白 ,约占菌体总蛋白的 30 %。用含重组蛋白的凝胶作为抗原 ,免疫新西兰大白兔 ,首次制备 K88菌毛蛋白亚基的抗血清。免疫学分析表明 。

K88菌毛及其在仔猪断奶腹泻预防制剂开发中的应用

K88大肠杆菌是引起仔猪断奶后腹泻(PWD)的主要病原。现有商业疫苗通过母猪免疫能有效控制新生仔猪大肠杆菌性腹泻,而对PWD却难以奏效。口服疫苗能诱导肠粘膜产生局部抗体,阻止致病性大肠杆菌的粘附,进而预防PWD。从分子水平认识K88菌毛及其受体的生物学特性,对口服疫苗的研制具有重要意义。文章概述国内外关于K88菌毛基本特性、蛋白亚基及受体的研究,就K88菌毛在PWD预防制剂研发中的应用的进展作了综述,并探讨分析了口服基因工程细菌疫苗和植物疫苗的前景。

检测K88^+肠毒素性大肠杆菌PCR方法的建立

以K8 8菌毛结构基因保守序列为靶序列 ,设计合成了一对可扩增长 2 0 1bp的目的片段的引物 ,成功地建立了检测肠毒素性大肠杆菌(ETEC)K88菌毛基因的PCR方法。进行了PCR方法的特异性试验和敏感性试验。对K99+ ,F41 + ,987p+ 参考菌株和鼠伤寒沙门氏杆菌 ,链球菌 ,金黄色葡萄球菌和猪肺疫巴氏杆菌的检测结果均为阴性 ;该检测方法的敏感度可达 1 0个细菌。用此方法对 1 0株腹泻仔猪粪便分离物进行检测 ,结果有 2株阳性 ;与血清学检测的结果一致。结果表明此方法特异性和敏感性都很高 ,可用于临床K88+

表达大肠杆菌K88ac-ST_1-LT_B融合蛋白基因工程菌株的构建

利用PCR技术 ,从大肠杆菌C8390 2质粒中扩增出K88ac基因、ST1 突变基因和LTB 基因 ,通过分离、纯化、内切酶酶切、连接和转化 ,构建了含K88ac ST1 LTB 融合基因表达载体的重组菌株BL2 1(DE3) (pXKST3LT5 )。经酶切鉴定和DNA序列分析证实 ,构建的重组质粒pXKST3LT5中含有K88ac ST1 LTB 融合基因 ,且基因序列和阅读框架均正确。经ELISA检测 ,重组菌株表达的K88ac ST1 LTB 融合蛋白能够被ST1 单抗、LTB 和K88ac抗体识别。经乳鼠灌胃试验证实 ,表达的融合蛋白已丧失天然ST1 肠毒素的活性。免疫实验结果表明 ,K88ac ST1 LTB 融合蛋白能够诱发小白鼠产生抗体 ,该抗体具有中和天然ST1 肠毒素的毒性作用 ,表明构建的重组菌株可以作为预防仔猪黄。

乳杆菌对致病性大肠杆菌K88和O138体外存活抑制的动力学研究

研究了一株分离自断奶仔猪小肠黏膜的肠乳杆菌L1(Lactobacillus intestinalis)体外发酵特性,及其代谢产物对病原性大肠杆菌Escherichia coli K88和O138存活的影响。体外发酵结果表明:发酵12h后,L1菌液pH值迅速降至3.90,并产生大量乳酸,为104.08mmol/L。L1菌株代谢产物对K88和O138体外生长抑制的动力学研究表明:L1菌株代谢产物对K88和O138存活具有很强的抑制作用;L1菌株发酵液与含相同浓度乳酸的自制培养液比较结果表明:乳酸在L1菌株代谢物对K88和O138存活抑制中发挥了主要作用;K88和O138对pH4.5的MRS培养液具有一定的耐受能力。

K88 ad ETEC菌毛蛋白亚基基因faeC的克隆、表达及多克隆抗体的制备

为研究毒素源性大肠杆菌(ETEC)菌毛蛋白分子装配机理,从K88adETEC中PCR扩增出K88菌毛蛋白小亚基基因片段faeC,然后将其克隆到大肠杆菌表达载体pET30a(+)中,获得重组质粒pET30C,并将该质粒转入大肠杆菌表达菌株BL21(DE3)中;重组菌株经IPTG诱导后,经过SDS PAGE分析表明该菌株可以表达FaeC蛋白(16.9kDa),且重组蛋白主要以包涵体形式存在,约占菌体蛋白的30%。用分离纯化的重组FaeC蛋白免疫小鼠,获得FaeC的鼠抗血清,经免疫学分析表明,利用此重组蛋白制备的抗血清与FaeC重组蛋白及K88adETEC的菌毛蛋白都能发生特异性抗原抗体反应。

产肠毒素大肠杆菌K88-STII-LTA2/LTB融合基因在烟草中的表达

融合保护性抗原的LT类全毒素具有传输抗原载体和免疫佐剂两重功效。利用基因工程技术,构建了带有信号肽的Pr1as-K88ac-STII-LTA 2/UP-LTB融合基因的双价植物表达载体。双价植物表达载体通过冻融法转化根癌农杆菌GV3101,并利用农杆菌介导技术叶盘法转化模式植物烟草。转基因烟草经PCR和RT-PCR初步检测,证明外源基因已经整合到受体植物基因组中,同时表明融合基因在转录水平上有表达。转基因烟草的获得,为进一步研制新型的抗腹泻植物口服疫苗奠定了良好的基础。

表达猪乳铁蛋白的戊糖乳杆菌对感染大肠杆菌K88小鼠的保护作用

为研究猪抗大肠杆菌(E.coli)K88的口服疫苗,本研究构建了表达猪乳铁蛋白的重组戊糖乳杆菌(pPG2-pLF/L.pentosus),并将其连续10 d灌喂小鼠后,采用E.coliK88口服攻毒。攻毒后7d,取小肠样本通过扫描电镜检测,并对盲肠内容物进行菌落分离计数,取血液样本,检测IgG、sIgA、IL-2、IL-4和INF-α指标评价其免疫效果。结果显示:灌服pPG2-p LF/L.pentosus组小鼠肠绒毛高度与健康对照组无显著变化,其IgG、sIgA、IL-2和INF-α水平显著提高;小鼠肠道中E.coli总数显著低于攻毒对照组,而且攻毒后小鼠的死亡率显著降低(p<0.05)。这些数据表明,饲喂pPG2-pLF/L.pentosus可以抵抗E.coli K88对小鼠的致病力,减轻病原菌攻毒对小鼠肠道组织的功能损伤,降低肠道内致病菌数量,提高小鼠免疫机能。

仔猪黄痢K88-K99-987p-F41多价菌毛混合油乳剂灭活疫苗的制备及小鼠免疫保护试验

根据我国仔猪大肠杆菌性腹泻流行的实际情况 ,用产菌毛粘附因子的野生分离菌株HN2 0 0 1(K88ab)、HN2 0 0 2 (K88ac)、HN2 0 0 3(K88ad)、HN2 0 0 4 (K99)、C83915 (987p)及C836 2 1(F4 1)提取菌毛制成 5批多价菌毛混合油乳剂灭活苗 ,5批多价灭活疫苗对小鼠的平均保护率达 95 0 % (38 4 0 )。