家畜氣腫疽的研究進展

家畜氣腫疽的研究進展

陳發喜，蔡擴軍*，范玉娟，何克明，王清平
（新疆烏魯木齊市動物疾病控制與診斷中心，新疆烏魯木齊830063)

氣腫疽是由氣腫疽梭菌感染牛、羊和其它動物所引起的急性、敗血性傳染病，以肌肉豐滿部位發生炎性腫脹、壞死為特征。世界上所有養牛的國家均有本病的發生并具有較高的死亡率，對全球的養殖業尤其是養牛業造成一定的經濟損失。該病在我國各地均有發生，影響我國養牛業的健康發展。本文對該病的病原學、流行病學、臨床癥狀、發病機理、病理變化、診斷方法、防治措施等幾個方面進行了綜述，以期為該病的有效防控提供有益的參考。

氣腫疽；氣腫疽梭菌；概述

修回日期：2015-03-13

氣腫疽，又稱黑腿病或鳴疽，是由氣腫疽梭菌引起的以牛、羊的肌肉豐滿處尤其是腿部和胸部發生惡性水腫和氣性壞疽為特征的細菌性傳染病[1]。該病在北美洲、亞洲、歐洲、非洲的很多國家普遍存在，由于該病發病急、死亡快，給很多國家養牛業造成了一定的損失[2, 3]。盡管我國對該病的接種免疫已有幾十年的歷史，但每年仍大量發生，有些地區呈地方流行。2007年以來，日本、美國發生了人感染氣腫疽梭菌死亡的病例，使得該病迅速成為很多國家人醫和獸醫共同關注和研究的熱點[4, 5]。目前我國關于本病的報道多以病例的形式，關于本病的綜述很少。鑒于此，本文參考國內外相關文獻資料，從病原學、流行病學、臨床癥狀、發病機理、病理變化、診斷方法、防治措施等方面對該病進行了闡述。

1 病原學

1.1 形態學特征

氣腫疽梭菌為氣腫疽的病原體，該菌屬細菌綱，芽孢桿菌科，梭菌屬，專性厭氧菌，廣泛分布于自然界中。菌體兩端鈍圓，長2~8 μm，寬0.5~0.6 μm，無莢膜，有周身鞭毛，能運動。據報道，氣腫疽梭菌的鞭毛是唯一被證明具免疫原性的有效抗原，在細菌感染初期所產生的抗體對機體起到保護作用[6]。本菌為革蘭氏陽性棒狀大桿菌，從牛、羊深部傷口的厭氧環境組織中或腸內容物中檢出率較高，經革蘭式染色鏡檢，該菌以單個形式存在或呈3～5個菌體形成的短鏈，可與呈長鏈的腐敗梭菌在形態上做出鑒別[7]。在體內外均可形成中立或近端芽胞，成紡錘形；培養時需創造嚴格的厭氧環境。該菌在血液瓊脂培養基上可形成邊緣不整齊、扁平、灰白色紐扣狀的半透明圓形菌落，中心略凸起。

1.2 分子生物學特性

氣腫疽梭菌的基因組序列包括一條含有280萬個堿基對的染色體和5 500個堿基對的質粒，染色體上含有糖酵解（糖異生）、糖代謝、嘌呤和嘧啶代謝的基因，但明顯缺失三羧酸循環的基因，缺失或部分缺失氨基酸代謝的組氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸的基因[8, 9]?，F有的研究表明毒素、DNA酶、透明質酸酶、神經氨酸酶和鞭毛是形成氣腫疽梭菌致病性的主要組成[10, 11]。氣腫疽梭菌產生5種毒素，包括耐氧的溶血素、易氧性溶血素、脫氧核糖核酸酶、透明質酸酶、神經氨酸苷酶[12, 13]。研究發現，氣腫疽梭菌產生的殺白細胞毒素CctA（C. chauvoei toxin A）起到溶血和細胞毒活性的作用，是該菌具有代表性的主要毒素，用CctA毒素接種動物后對動物機體能產生保護作用，因此，直接作用CctA的抗體在抵抗氣腫疽梭菌方面將起到十分重要的作用，使得CctA成為抵抗氣腫疽十分有價值的候選基因[14]。

1.3菌體抵抗力

本菌菌體的抵抗力不強，但芽孢卻對消毒藥、濕熱、寒冷等各種理化因素具有很強的抵抗力，可在土壤中存活約5年以上，在腐敗尸體中仍可存活3個月。經煮沸20 min、3%福爾馬林處理15 min或0. 2%升汞處理10 min方可將組織內的芽孢殺死。

2 流行病學

2.1易感動物

氣腫疽幾乎能感染所有品種的牛、綿羊、山羊、駱駝、豬和馬鹿等，2個月到4歲的牛易感，大多數牛的發病日齡在6個月至2歲之間。也可引起綿羊的嚴重感染和死亡。盡管氣腫疽梭菌主要對反芻動物易感，但也有人類感染氣腫疽梭菌而致死的報道，研究人員在死者的肺部組織中檢測出了氣腫疽梭菌，并發現其肺部組織已經壞死[4, 5]。

2.2傳播途徑

本病可通過消化道和傷口感染。一年四季均可發生，但在夏季更為流行，原因可能是雨水的沖刷使氣腫疽梭菌從土壤深部到達了土壤的表面，牛在采食的時候將被氣腫疽梭菌污染的草一同攝入，本病也可經吸血昆蟲或蚊蟲的叮咬而感染[15]。該病最易在炎熱、潮濕的天氣突然變冷后發生。

2.3地理分布

該病無論在發達國家還是欠發達國家普遍存在，在印度、美國、日本、德國、非洲南部的津巴布韋、非洲西部的尼日利亞等國家流行相當嚴重。目前，該病在我國四川、云南、貴州、新疆、甘肅、廣西、臺灣等地區成地方性流行。

3 臨床癥狀

氣腫疽潛伏期一般為3~5 d，發病前期不易診斷，常突然發病，厭食，反芻減少，體溫迅速上升至41℃~42℃。耳、角發熱，眼結膜發紅，呼吸和脈搏加快，腳部、腿部和舌部是最易感染的部位。病牛變的癡呆，步態僵硬，腰背無力，不愿走動，跛行。嚴重感染牛鼻子流出帶血絲的鼻液，肛門與陰道口有時也有血樣液體流出；感染部位皮膚變色，皮下水腫，充有氣體，腫大部位呈海綿狀，有捻發音。最后呼吸困難，嚴重虛脫和精神沉郁，很快死亡[16]。

4 發病機理

氣腫疽的發病機理目前仍無一致的認識，但一般認為，氣腫疽梭菌產生的毒素和神經氨酸酶在動物發病過程中起重要的促進作用[18]。氣腫疽病菌主要通過深部創傷、手術感染；或經口進入消化道，經胃腸道腸系膜進入血液循環最終到達各個器官和肌肉組織內。感染的芽孢在厭氧環境下孢子發育，氣腫疽梭菌迅速繁殖并產生毒素，導致動物出現病癥，往往造成突然死亡[18, 19]。

氣腫疽梭菌能夠產生神經氨酸酶，協助氣腫疽梭菌在動物體內擴散，滲發病過程。目前神經氨酸酶抑制劑在控制氣腫疽病臨床的應用已成為研究熱點之一。

5 病理變化

氣腫疽死亡家畜的尸體常迅速腐敗和膨脹，胸、腹部皮下常有膠凍樣物質；胸腔、腹腔也積有大量暗紅色液體，穿刺或切開腫脹處流出帶泡沫的暗紅色液體，并伴酸臭氣味；心肌變性質脆，色澤變淺，心臟內、外膜有出血斑或出血點，顏色變淺，質脆；肺間質水腫，局部淋巴結腫大，伴有出血性、漿液性浸潤。膽囊、肝、腎等臟器常充血腫大，呈暗紅色，有時有大小不一的壞死灶。嚴重病變部位的肌肉呈黑紅且松脆，并有極其難聞的惡臭氣味。

6 診斷方法

6.1 常規診斷

氣腫疽的診斷主要是根據流行特點、臨床癥狀、病理剖檢等進行初步判定，確診需采取病料進行細菌分離鑒定和對豚鼠進行接種實驗等。該方法較為準確，但耗時長，同時易受病料污染菌或細菌生長條件的限制。

6.2 血清學診斷

該病目前還沒有標準化的血清學診斷制劑。有報道用瓊脂擴散試驗進行檢測，該方法特異性高、操作較簡便，但存在靈敏度低的缺點；車達等人報道了該病的ELISA檢測方法；實驗用氣腫疽梭菌裂解菌體為抗原建立了間接ELISA法，該方法靈敏度高、重復性好，有望用于氣腫疽病診斷檢測[20]。

6.3 分子生物學診斷

隨著分子生物學的快速發展，聚合酶鏈式反應（PCR）技術依靠其靈敏、快速且特異性強的優點在疾病診斷研究中起著重要作用。國內外學者建立了諸多檢測氣腫疽梭菌的PCR方法。

我國學者彭小兵等報告了用包含16S~23S rDNA間隔區及23S rDNA部分序列作為氣腫疽梭菌的特異性標志，以a毒素部分序列作為腐敗梭菌的特異性標志，建立了快速、準確鑒別氣腫疽梭菌與腐敗梭菌的二重PCR方法[21]；姜丹丹等根據GenBank中發表的氣腫疽梭菌16S rRNA基因序列設計2對特異性引物，建立了氣腫疽梭菌套式PCR的檢測方法，具有較高的特異性和敏感性[22]。

日本學者Yoshimasa等設計了一對引物，可用于氣腫疽梭菌包含16S - 23S rDNA間隔區和23S rDNA的部分序列的擴增，并對包括14株氣腫疽梭菌以及腐敗梭菌、產氣莢膜梭菌、諾維梭菌在內放入樣品進行了檢測，擴增結果顯示氣腫疽梭菌樣品均為陽性，而腐敗梭菌、產氣莢膜梭菌、諾維梭菌等均為陰性[23]。另一位日本學者Sasaki Y等以鞭毛基因為目的基因對氣腫疽梭菌，溶血梭菌，諾維梭菌A型和B型及腐敗梭菌五種菌進行了PCR檢測和進化分析[24]。德國學者Martin Lange等以spoOA基因為目的基因建立多重實時PCR同時檢測氣腫疽梭菌和腐敗梭菌[3]。Halm. A等建立了新型實時PCR方法，可同步檢測和鑒別引起氣性壞疽的氣腫疽梭菌和腐敗梭菌[25]。Garofolo G.等建立TPI基因Taqman實時多重PCR法鑒別氣腫疽梭菌和腐敗梭菌，該技術具有更強的特異性和敏感性，應用前景廣闊[26]。Cattáneo, M等建立了檢測編碼氣腫疽梭菌鞭毛和腐敗梭菌α毒素基因的多重PCR，擴增片段分別為516bp和270bp，對這兩種病進行快速鑒別診斷具有十分重要的臨床意義[27]。2014年，Idrees, A等以16SrRNA為模板，擴增出863bp的基因片段，再次證實PCR是檢測氣腫疽梭菌有效簡便的方法[28]。

7 氣腫疽的防控

7.1 防控

疫苗接種是目前國內外防控氣腫疽的有效方法。據報道，美國87.5%~92.5%的犢牛在斷奶前接種7聯梭菌疫苗（含有氣腫疽梭菌、炭疽芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌、諾維梭菌、產氣莢膜梭菌和索氏梭菌等抗原）[29]。我國于1950年研制出氣腫疽氫氧化鋁甲醛滅活苗，近年來又研制成功氣腫疽干粉疫苗和氣腫疽滅活苗。在進行首次接種疫苗時，應避免母源抗體的干擾，首次接種后應進行第二次強化免疫。

我國牛羊氣腫疽高發的原因一是養殖人員對氣腫疽病的危害性缺乏了解和認識，對如何進行必要的防控沒有意識和準備；二是對病死畜處理不當，隨意處理病死畜的尸體，使得氣腫疽梭菌的芽孢擴散；三是部分地區疫苗運輸、儲藏冷鏈設施設備缺乏，使疫苗的使用受到限制；四是很多養殖戶沒有將該病的免疫接種納入日常的免疫程序。因此建議牛場和養牛戶要在動物防疫監督機構的指導下，用正確的方式對病死牛進行無害化處理。被污染的圈舍、用具及環境用3%甲醛或4%氫氧化鈉溶液反復消毒。

7.2 治療

該病最佳治療方法是在發現該病后盡早用抗氣腫疽高免血清通過靜脈或腹腔注射，同時給予大劑量的青霉素和四環素一般可獲得較好治療效果；局部治療，可用加有80萬~100萬IU青霉素的0.25%~ 0.5%普魯卡因溶液10~20 mL于腫脹部周圍分點注射。

據報道，用高錳酸鉀預防和發病前期治療牛氣腫疽能產生較好的效果[30]。高錳酸鉀是一種具有廣泛用途的無機物，可依靠其氧化性作用，通過注射、噴淋和沖洗病變部位，對已經存在腸道和肌肉里的氣腫疽梭菌產生殺滅作用，但使用高錳酸鉀治療牛氣腫疽時濃度不宜過高，避免對牛的機體組織產生不良刺激。

[1]Russo V C, Gluckman P D, Feldman E L, et al. The insulin-like growth factor system and its pleiotropic functions in brain[J]. Endocrine Reviews, 2005, 26(7): 916-943.

[2]Groseth P K, Ersdal C, Bjelland A M, et al. Large outbreak of blackleg in housed cattle[J]. Vet Rec, 2011, 169(13): 339.

[3]Lange M, Neubauer H, Seyboldt C. Development and validation of a multiplex real-time PCR for detection of Clostridium chauvoei and Clostridium septicum[J]. Mol Cell Probes, 2010,（24）: 204-210.

[4]Nagano N, Isomine S, Kato H, et al. Human fulminant gas gangrene caused by Clostridium chauvoei[J]. J Clin Microbiol, 2008, 46(4): 1545–1547.

[5]Weatherhead J E, Tweardy D J. Lethal human neutropenic entercolitis caused by Clostridium chauvoei in the United States: tip of the iceberg[J]. J Infect, 2012, 64(2): 225–227.

[6]Tamura Y, Kijima-Tanaka M, Aoki A, et al. Reversible expression of motility and flagella in Clostridium chauvoei and their relationship to virulence[J]. Microbiology, 1995, 141(Pt 3): 605–610.

[7]Sasaki Y, Yamamoto K, Kojima A, et al. Rapid identification and differentiation of pathogenic Clostridia in gas gangrene by polymerase chain reaction based on the 16S-23S rDNA spacer region[J]. Res Yet Sci, 2000，（69）: 289-294.

[8]Frey J, Falquet L. Patho-genetics of Clostridium chauvoei[J]. Res Microbiol, 2014, 4, pii: S0923- 2508(14)00219-8.

[9]Falquet L, Calderon-Copete S P, et al. Draft genome sequence of the virulent Clostridium chauvoei reference strain JF4335[J]. Genome Announc, 2013, 15, 1(4), pii: e00593-13.

[10]Frey J, Johansson A, Burki S, et al. Cytotoxin CctA, a major virulence factor of Clostridium chauvoei conferring protective immunity against myonecrosis[J]. Vaccine, 2012，（30）: 5500-5505.

[11]Mattar M A, Cortinas T I, de Guzman A M. Immunogenic protein variations of Clostridium chauvoei cellular antigens associated with the culture growth phase[J]. FEMS Immunol Med Microbiol, 2002, 33(1): 9-14.

[12]Mattar M A, Cortinas T I, Stefanini A M. Extracellular proteins of Clostridium chauvoei are protective in a mouse model[J]. Acta Vet Hung, 2007，（55）: 159-170.

[13]Vilei E M, Johansson A, Schlatter Y, et al. Genetic and functional characterization of the NanA sialidase from Clostridium chauvoei[J]. Vet Res, 2011，（42）:2.

[14]Mudenda Hang'ombe B, Kohda T, Mukamoto M, et al. Purification and sensitivity of Clostridium chauvoei hemolysin to various erythrocytes[J]. Comp Immunol Microbiol Infect Dis, 2006，（29）: 263-268.

[15]Useh N M, Ibrahim N D, Nok A J, et al. Relationship between outbreaks of blackleg in cattle and annual rainfall in Zaria, Nigeria[J]. Vet Rec, 2006, 21, 158(3): 100-101.

[16]Langroudi P, Jabbari R, MoosawiA R, et al. Large scale production of Blackleg vaccine by fermenter and enriched culture medium in Iran[J]. Archiv, 2012, 67(1): 43-49.

[17]Baldassi L. Clostridial toxins: potent poisons, potent medicines[J]. J Venom Anim Toxins incl Trop Dis, 2005，（11）: 391-411.

[18]Useh N M, Nok A J, Esievo K A. Pathogenesis and pathology of blackleg in ruminants: the role of toxinsand neuraminidase. A short review[J]. Vet Q, 2003, 25(4): 155-159.

[19]Sathish S, Swaminathan K. Molecular characterization of the diversity of Clostridium chauvoei isolates collected from two bovine slaughterhouses: Analysis of cross-contamination[J]. Anaerobe, 2008，（14）: 190-199.

[20]車達,金鑫,陳瑩瑩,等.延邊黃牛氣腫疽間接ELISA診斷方法的建立[J].安徽農業科學, 2011,（2）: 1042-1044.

[21]彭小兵,李旭妮,王楠,等.二重PCR方法鑒別氣腫疽梭菌和腐敗梭菌[J].中國獸藥雜志, 2011, 45(3): 20-22.

[22]姜丹丹,金鑫,陳瑩瑩,等.氣腫疽梭菌套式PCR檢測方法的建立[J].中國獸醫科學, 2010, 40(11): 1171-1174.

[23]Sasaki Y, Yamamoto K, Amimoto K, et al. Amplification of the 16S-23S rDNA spacer region for rapid detection of Clostridium chauvoei and Clostridium septicum[J]. Res Vet Sci, 2001, 71(3): 227-229.

[24]Sasaki Y, KojimaA, Aoki H, et al. Phylogenetic analysis and PCR detection of Clostridium chauvoei, Clostridium haemolyticum, Clostridium novyi types A and B, and Clostridium septicum based on the flagellin gene[J]. Vet Microbiol, 2002, 86(3): 257-267.

[25]Halm A, Wagner M, Kofer J, et al. Novel real -time PCR assay for simultaneous detection and differentiation of Clostridium chauvoei and Clostridium septicum in clostridial myonecrosis[J]. J Clin Microbiol, 2010, 48(4): 1093-1098.

[26]Garofolo Q, Galante D, Serrecchia L, et al. Development of a real time PCR Taqman assay based on the TPI gene for simultaneous identification of Clostridium chauvoei and Clostridium septicum[J]. J Microbiol Methods, 2011, 84(2): 307-311.

[27]Cattáneo M, París N, Campos F. Development of multiplex PCR for identifiation of Clostridium chauvoei and Clostridium septicum[J]. VETERINARIA(Montevideo), 2013，（49）: 15-19.

[28]Idrees A, Chaudhary Z I, Younus M, et al. Isolation and molecular detection of clostridium chauvoei alpha toxin gene from clinical cases of black quarter in cattle[J]. J. Anim. Plan, 24(3): 2014, 755-759.

[29]Rogers G M, Swecker W S. Clostridial vaccines: timing and quality assurance[J]. Comp Food Anim Med Manag, 1997，（19）: 278–285.

[30]khan C M, Potassium permanganate, The veterinary Merck Manual, merck and co, inc, 2005, USA. P. 2155.

Review of Emphysematous Gangrene(Blackleg)

CHEN Fa-xi, CAI Kuo-jun*，FAN Yu-juan, HE Ke-ming, WANG Qing-ping
(The Centre of Urumqi Animal Disease Control and Diagnosis, Urumqi 830063, China)

Emphysematous Gangrene(Blackleg)is an acute and septic animal infectious disease infected by Clostridium chauvoei in cattle, sheep and other domestic animals. It is characterized by showing inflammatory swelling and necrosis in plump muscles. Blackleg has been shown to occur in nearly all countries with cattle industry with high mortality and it causes significant economic losses in livestock production. Many cases of Blackleg were reported in China and it had a great impact on cattle husbandry. The current study reviewed the etiology, epidemiology, clinical symptom, pathogenesis, pathological change, diagnosis and prevention of Blackleg, thereby provided the beneficial reference on control of Blackleg.

blackleg; clostridium chauvoei; review

S857.11

A

1003－6377（2015）03－0006-05

烏魯木齊市科技局計劃項目（F141310002;Y141210013）﹔新疆維吾爾自治區科技廳科技援疆項目（201491165）

陳發喜（1964-），男，碩士研究生，高級獸醫師，主要從事動物疫病診斷和治療工作。

E-mail: 997082524@qq.com

蔡擴軍（1985-），男，碩士研究生，主要從事動物疫病診療工作。

E-mail: caikuojun@163.com

2014-03-04，