钩端螺旋体外膜蛋白的研究概况

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[摘要] 钩端螺旋体外膜蛋白是钩端螺旋体外膜的重要组成成分，也是钩体一种重要的抗原分子。既有免疫原性又有免疫保护作用。大量的研究表明，钩体外膜蛋白是钩体重要疫苗分子之一。现就钩端螺旋体外膜蛋白的研究情况作一综述。

[关键词] 钩端螺旋体；成分；疫苗分子；研究情况

[中图分类号] R377.5 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2013）09-44-02

钩端螺旋体（简称钩体）是一种细长、柔软、呈螺旋状的原核细胞型微生物。外膜是钩体的一种重要结构，可以维持钩体的螺旋状，而且有钩体抗原分子分布在外膜中。钩体的外膜还与钩体的致病性、吸附性及免疫性有关。钩体外膜蛋白是钩体外膜的一种重要化学成分，研究表明钩体外膜蛋白的结构、类型不同可导致钩体具有不同的致病能力。所以，通过研究问号状钩体外膜蛋白的生物学特征，有利于钩体疫苗的研制和钩体致病机制的探讨。

1 钩体外膜及外膜蛋白的研究进程

钩体外膜第一次分离是在1972年，由Auran完成。分离后用致病钩体株和非致病钩体株的外膜分别注入动物体内，实验表明用不同毒力的钩体株需要不同的剂量，而且产生的免疫效果也不同[1]。我国钩体外膜的分离是在1988年，经研究表明不同致病性钩体，其外膜蛋白的分子结构明显也不同[2]。进一步研究表明，钩体外膜蛋白的含量在不同毒力的钩体株间也有着显著的不同[3]。而且钩体外膜化学成分多，很难把外膜蛋白分离纯化出来[4]。直到1991年钩体外膜蛋白从流感伤寒型钩体株中分离出来，并纯化该蛋白质后发现在不同毒力钩体间都存在，将其命名为OmpL1[5]，1997年张燕华等[6]从赖型钩体中分离纯化出了外膜蛋白OmpL39。从1996年开始连续发现了几种外膜脂蛋白，但是对钩体外膜蛋白的研究进程还是比较缓慢。

2 钩体外膜蛋白的类型及生物学特点

钩体外膜蛋白是钩体外膜中的重要成分，具有致病性和免疫原性。钩体外膜蛋白有以下3种类型：第1种为有10个跨细胞膜结构的跨膜蛋白OmpL1；第2种是有脂盒结构、量最多、不跨细胞膜的外膜脂蛋白，这一种外膜蛋白有LipL32[7]、LipL36[8]、LipL41[9]、LipL21[10]；第3种为可以连接钩体内外膜的外周膜蛋白LipL45[11]；第4种是既没有跨细胞膜又没有脂盒的OmpA，其中OmpA中有Loa22[12]、Omp52[13]等。

2.1 跨细胞膜蛋白OmpL1

OmpL1是第一个在问号状钩体发现的，而且是唯一的穿膜蛋白。包含320个氨基酸，31 kDa的分子量，963bp的结构基因，结构基因里有一个前导肽和酶切位点。前导肽有24个氨基酸，酶切位点是I类引导肽酶。Shang等[9]、Exner等也研究发现OmpL1是一种穿孔蛋白，有毒力的钩体中都有OmpL1，而无毒力的钩体中不存在OmpL1。

2.2 钩体外膜脂蛋白

外膜脂蛋白是钩体含量最多的蛋白，大多存在有毒力的钩体中。碱基序列和氨基酸序列高度保守，氨基酸序列中有一个信号肽和信号肽的切割位点。切割位点位于钩体外膜的外侧或者内侧。外膜脂蛋白根据蛋白的分子量来命名，如分子量是21 kDa的LipL21。还有LipL32、LipL36和LipL41，这些蛋白可能与钩体的致病有关。LipL21只位于钩体外膜表面的蛋白，在任何条件下都可以表达[14]，信号肽在氨基酸的末端，由17个氨基酸组成。LipL32位于钩体细胞膜的外膜，是含量最多的脂蛋白，信号肽由19个氨基酸构成。其氨基酸序列和碱基序列在致病钩体中高度保守。LipL36位于钩体外膜，但不分泌到钩体的表面，信号肽由20个氨基酸构成。LipL36的表达受温度调节，在30℃时可以表达，当温度上升到37℃时不表达。而且球霉素也可以抑制LipL36的表达。LipL41位于钩体细胞膜的内外膜表面，信号肽由19个氨基酸构成。LipL41的表达同样受到球霉素的抑制。

2.3 钩体外周膜蛋白LipL45

LipL45与钩体细胞膜的内外膜相连接，可以帮助脂蛋白的分泌和运输。LipL45的分子量是45 kDa，氨基酸是388个，结构基因是1164 bp。信号肽由21个氨基酸组成。经研究证实LipL45是一种与钩体毒力相关的蛋白，而且在其羧基端有一个分子量为31 kDa的抗原。

2.4 钩端螺旋体OmpA蛋白

具有OmpA结构的钩体外膜蛋白有Loa22和Omp52。Loa22是由Nobuo等[15]研究发现的新蛋白，其羧基端编码OmpA。Loa22有195个氨基酸，结构基因由585 bp组成。Nobuo Koizumi和朱海龙等研究发现Loa22存在所有致病性钩体中，而且其氨基酸序列和碱基序列在所有的致病钩体中高度保守。Loa22还可以维持钩体的形态和结构。Omp52由1317 bp组成，编码456个氨基酸，存在致病钩体中，而且高度保守。在非致病钩体中不表达的。

3 钩体外膜蛋白的致病性和免疫性

钩体可以粘附人体的皮肤和黏膜，通过破损的皮肤黏膜进入体内，引起肝肺出血，甚至引起肾衰竭。钩体引起多种组织器官损伤与钩体产生的毒素和多种细胞因子有关。细胞因子的分泌需要钩体外膜蛋白与细胞膜上的Toll样受体结合。当钩体外膜蛋白与Toll受体结合后可以刺激细胞产生肿瘤坏死因子、白介素-6和白介素-8[16]。这些细胞因子可以诱发炎症反应，使人体体内电解质紊乱、细胞损伤。钩体外膜蛋白可以诱导人体产生体液免疫应答。钩体外膜蛋白可以刺激机体产生抗体IgG，而且对同型钩体具有保护作用[17]。钩体外膜蛋白还可以诱导人体产生细胞免疫应答，研究证明钩体外膜蛋白可以诱导人体产生肿瘤坏死因子、干扰素和白介素等细胞因子[18]。

钩体是钩端螺旋体病（简称构体病）的病原体，钩体病呈世界流行。我国是受钩体病严重危害的国家之一。研制出高效的钩体疫苗是预防钩体病最有效的措施。但是，目前研制出来的疫苗不能产生很好的免疫保护作用。钩体外膜蛋白在所有的致病钩体中保守，具有很好的免疫性，所以研究钩体外膜蛋白就有助于钩体疫苗的研制。而且，2003年赖型赖株的致病钩体基因组测序完成有利于钩体外膜蛋白的研究[19]，可以通过对钩体外膜蛋白的研究为钩体病的预防提供理论依据。