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豬放線桿菌胸膜肺炎
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作者: 張惟茗
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緒言

  豬放線桿菌肺炎是一種由胸膜肺炎放線桿菌所引起的壞死性、出血性、纖維素性胸膜肺炎。各種豬齡均會受感染,但是一般以3月齡左右的豬發病率和死亡率最高。自然狀況下豬是主要宿主 (Sebunya, 1983),感染後常會引起嚴重或致命性肺炎,但也有外觀正常有沒臨床症狀的情形發生 (Kume, 1986)。由實驗和臨床觀察發現放線桿胸膜肺炎的流行常與緊迫(如不良飼養環境,來自不同豬場豬隻混飼、罹病)有關 (Sebunya, 1983)。

  胸膜肺炎放線桿菌是屬於一種溶血性格蘭陰性菌,培養時需要添加 nicotinamide adenine dinucleotide (NAD,V factor)。目前共有12個血清型和2個生物型被發現 (Gunnarson, 1977、Kamp, 1987、Kilian, 1978、Nielsen, 1984、1985、1985b、1986、Rosendal, 1982),各血清型間的抗原性和病原性不盡相同 (Rosendal,1985),菌型的複雜化更增加了本病防治上的困難。此病之致病機制仍不十分清楚,但一般相信是經由呼吸道感染 (Bertram 1985),所引起的肺臟病變非常類似 Schwartzman reaction 如血管內栓塞、纖維素沉積、壞死和單核球浸潤等 (Sebunya, 1983)。由本病之快速發生顯示病變之產生可能由於細菌本身毒性或分泌之毒素所引起 (Bertram, 1985、Rosendal, 1980、Worthen, 1986)。

  本病的防治雖然以疫苗免疫為主,但往往僅能減少豬群的亡率,而不能阻止慢性感染(Fenwick,1986、Nielsen,1984)。抗生素的使用可延遲本病的發生和降低感染豬的死亡率,但一旦停藥本病將再度爆發。除了豬隻死亡和換肉率下降所造成的損失外,疫苗和治療均會大幅增加飼養成本。台灣地區在1976年首次報告以來,目前已蔓延全省,發生率逐年提高,造成極大之經濟損失,因此本病的控制亟待解決。

流行病學

  豬放線桿菌胸膜肺炎最早在1961年英國有疑似病例發生 (Mathews 1961),接著陸續在美國 (1963) 及阿根延 (1964) 發生 (Shope 1964)。二十幾年來本病已經蔓延至世界各國,美洲、歐洲、亞洲都有病例發生的報告。胸膜肺炎放線桿菌屬,舊稱為 H. parahemolyticus (Nielsen 1974) 或 H. pleuropneumoniae, (Shope 1964),屬於嗜血桿菌屬,但是根據DNA雜交實驗發現它的 DNA 和 Actinobacillus lignieresii 較相近 (72~75%) ,而和 Haemophilus influenzae 迴異,因此將其改歸屬於 Actinobacillus 屬 (Pohl 1983)。目前至少已經發現有12個血清型和2個生物型,各血清型間的抗原性和病原性不盡相同。流行於北美的有第1、5和7型,流行於荷蘭的有第2和11型較為常見,其它歐洲地區則主要為第2型感染,日本則流行第1、2、5、6和第7型,並且豬場常見三種以上血清型的混合感染。

  臺灣地區在1976年首次報告第5型感染以來(徐興鎔1976),目前也已蔓沿全省,並造成極嚴重之經濟損失。在1981年所作的生長肥育豬調查中,發現以本病之感染為最主要(張靖男1981)。流行於本省的菌株原本只是單純第5型感染,但是根據1990年張靖男的調查,本省已有第1(80.03%)、2(3.2%)、5(12.6%)、7(3.2%)、和第8(0.8%)等血清型存在,以第1型為最主要(Chang 1991)。其他病毒性疾病如假性狂犬病有時也會併發放線桿菌胸膜肺炎(賴秀穗1985)。菌型的複雜和其它細菌的混合感染使得本病更難控制。由分離的Ap菌所作的藥物敏感試驗,1980 陳鴻文的報當指出 tetracycline, penicillin, rifampicilin, colistin最有效(陳鴻文1980)。1985 年徐興鎔報告 chloramphenicol, lincospectin, tetracrcline, ampicilin 較有效(徐興鎔1985。1987年張靖男報告 nitrofurantoin, cephalocin, lincospectin, chloramphenicol 較有效(張靖男1978)。1991年所作的調查以 cefamendole、flumequine 和 nitrofurantoin最有效,其次為 Cefamendole、flumequine 和 cephalocin、chloroteracycline、nalidixic acid、lincospectin 和 chloramphenicol (Chang 1991, 洪信雄1991)。因此可能不同地區、時間、血清型的AP菌株對抗生素有不同的感受性。比較多種消毒劑後發現以昇汞、滅菌可靈、殺菌黴素效力最佳(張靖男1977)。有報告指出第1、3、5型較易產生抗生素耐受性,第2型則不易 (Shimizu 1982, Nicolet 1982, Inoue 1984, Vallancourt 1988),因此可能不同血清型間有不同抗藥能力。抗藥能力的突然改變可能是由於質體的緣故,2.3 ~ 3.6 KD質體可使 AP 對於 ampicillin, streptomycin, sulfadiazine 產生抗藥性 (Hirsh 1082, Vallancourt 1988)。

  豬放線桿菌胸膜肺炎的發生流行,常與豬隻的密集飼養及緊迫如氣候的改變或運輸有關 (Stanford 1981, Rosendal 1981, Sebunya 1983),在未曾有 AP 感染過的豬場或地區,通常是引進帶有病原的患畜引起。本病的發生率以冬天和春天為最高,實驗顯示 AP 可經由噴霧、鼻腔內、氣管內接種而發病,並且傳播迅速,因此藉空氣傳染為主要途徑。本病之發生常為急性或亞急性,各種年齡豬隻均會受感染,但是一般以 3 月齡受害最大。在急性型的感染,患畜常在無任何臨床症狀前即斃死,發病初期4天內為最危險期,一旦耐過後患畜則逐漸恢復。AP 的發生率約為 8.5 ~ 40 %,死亡率約為 0.4 ~ 24 %,死亡率常因豬場的免疫情形而異,而以未感染過的豬場發生時最為嚴重。豬場長期有 AP 感染時,則其屠宰豬常可見胸膜肺炎和其它肺臟病變。潛伏感染的豬如遇緊迫時會突然發病,其潛伏期少於 24 小時。已感染其它呼吸道疾病如 Mycoplasma hyopneumonia 再感染本病會使病情更加惡化。外觀正常或 CF 抗體陰性豬仍可從鼻腔或扁桃腺分離到AP菌。

臨床症狀、病理學與致病機制

  AP 的發生型態以急性型為主,臨床症狀以高燒、呼吸困難、抑鬱、及咳嗽為主。感染豬的死亡常在臨床症狀發生後 24 ~ 48 小時內開始,最初4天為死亡臨界期,耐過後會逐漸痊癒。急性發病期通常延續5週左右,然後轉變成為慢性型感染。

  AP 感染造成的肺臟病變有胸膜肺炎,心包炎和腹膜炎。肺炎較常發生在膈葉,但也會發生在間葉及前葉。肉眼病變有廣泛性纖維素沈積於胸膜表面,血色胸水,肺葉斑狀或廣泛性出血 ,受影響的肺葉常為深紅色、質硬。氣管和支氣管內有大量血色滲出液和纖維結塊,鼻內有血色分泌物。鏡檢下可見壞死性、纖維素性及出血性肺炎,有嚴重鬱血,多發局部脈管炎、肺血管及淋巴管栓塞。肺泡有滲出物,此種滲出物主要包括巨噬細胞、淋巴球、脫落肺泡細胞、纖維素、血球及菌體。滲出物也會擴及中膈和胸膜。凝固壞死區會包圍染色質濃染細胞和單核細胞,並呈漩渦狀排列。巨噬細胞可見菌體存在,以穿透式電顯觀察單核細胞,發現有嚴重空泡形成、髓樣化、胞質器官、核膜及核質消失等變性作用。

  不同血清型或甚至同血清型不同株各有不同毒性,一般來講對小白鼠2、3、4、6、7、8、12等血清型較不具致病性(但仍能引起豬胸膜肺炎),第1、5、9、10、11型毒性較強。莢膜之結構(如厚、薄)對其毒性也有影響。這可能是造成血清型間不同毒性的原因之一,莢膜也影響菌體侵入小白鼠血中的能力。有報告指出菌體莢膜上之多醣帶有毒性,莢膜上多醣之組成類似H.influenzae type c,抗莢膜多醣血清可以被動保護豬耐過AP攻擊。毒素目前被認為是主要致病因素之一,接種培養上清液或超音波擊碎之菌體均能產生與自然感染類似出血病變,因此推論可能與脂多醣(LPS)有關,毒性之強弱也可能與LPS分子上之醣組成有關。以大腸桿菌J5株之LPS免疫豬或小白鼠可耐過AP之攻擊,以AP LPS接種天竺鼠、小白鼠或豬也會引起類似病變。培養過的AP無菌培養上清液對豬肺臟巨噬細胞和血中單荷球具有毒性,對睪丸細胞毒性較少。AP之LPS經過分析發現其組成中heptose和glucose的含量比其它革蘭陰性菌如P.aeruginosa, E.coli, H.influenzae來的高,第5型強毒株LPS之galactose含量也比弱毒株,這些因素可能也會影響其毒性。實驗指出AP菌體在氣管附著能力與LPS有關,與質體、凝血、莢膜、全菌蛋白質無關,甚至LPS本身即可能是adhensin,因為純化之LPS能阻止AP附著於氣管壁。

  此外培養上清液也含有忌熱性和耐熱性溶血素,忌熱性溶血素經121℃,2小時、formalin或蛋白質酵素處理不影響其活性,氣管接種豬及天竺鼠會引起類似出血病變。AP第1、2、5血清型會製造一種RNA-dependent的忌熱性溶血素類似streptolysin S,第3、6、7型則不會。第1型所分泌的溶血素其分子量約104kD,它對嗜中性球有毒性,且在感染後恢復豬血清中可發現抗溶血素抗體。不同血清型會分泌不同型態溶血素,第1型(Hly I)需Ca離子誘導產生,第2(Hly II)、4、6、7、8型溶血素生產不需Ca離子但活性卻需。後者之溶血能力較差。抗Hly I抗體不能中和Hly II,反之亦然。第5、9、10、11會同時分泌Hly I和Hly II,第3、12型的溶血能力則非常低。分泌Hly I的血清型一般毒性均較強。使用抗第1型Hly I抗體在免疫轉漬試驗中發現所有血清型AP,甚至其它革蘭陰性菌都會產生抗原性類似的104kD蛋白。分析第1型溶血素基因後,發現它大約有3kb大小結構屬於典型RTX toxin family,和E. coli alpha溶血素、P. Vulgaris溶血素非常相近。第5型溶血素的結構基因appA和活化基因appC核酸序列和E. coli alpha hemolysin和leucotoxin相似。

  AP還會分泌細胞毒素,有研究指出從10種不同血清型18株AP中15株對嗜中性球有毒性,其中只有10株有溶血性。第1和5型釋放一種使兔子皮膚水腫的因子稱"permeaability factor",此因子不具溶血能力,在37℃極不穩定,抗全菌血清無法中和此因子。AP有些毒株還會分泌一種IgA protease,可以分解呼吸道黏膜上的IgA,可是卻無法找到這些IgA protease genes。部份菌株會凝集人類血球,凝血能力與血清型無關。

  由以上資料顯示AP之病理機制是由多種因素參與,這些因素包括莢膜、LPS、溶血素、細胞毒素、permeability factor和IgA protease等。

免疫學

  AP各血清型間交叉保護的產生,情形相當複雜,可能需視個別血清形而定。免疫第8型抗原,可以保護豬耐過第3、6型的攻擊;免疫第3型可以抵抗第8型的攻擊;可是免疫第6型卻不能抵抗第8型的攻擊。以第1、2、5型菌利用小白鼠作交叉免疫試驗,發現各血清型間只有同型才有顯著保護效,異型間則無明顯交叉保護情形存在。在以活菌作鼻腔接種,則會產生較大的交叉保護。

  細胞壁上LPS會明顯影響宿主對AP之免疫反應,平滑型LPS具有血清型特異性和種特異性抗原,而粗糙型LPS只有種別特異性抗原。抗原性相近的第4和7型LPS組成也很類似。

  使用由AP LPS製備成的lipid A liposome vaccine可以防止或減少病變和死亡。免疫104KD溶血素可保護豬耐過AP攻擊免於死亡,但仍有60%豬會有肺炎病變產生。也有報告指出以Cetavlin或硫氰化鉀抽取之莢膜抗原效果良好。在比較5種油質佐劑和1種鋁膠後,以花生油佐劑引起的副作用最少,其次是鋁膠。

診斷鑑定

  急性豬放線桿菌胸膜肺炎可由臨床疾狀、病變和細菌分離作診斷。慢性豬放線桿菌胸膜肺炎則需由血清學或屠宰豬檢查作診斷。AP之培養可使用脫纖馬血巧克力培養基或添加NAD之營養性培養基,初代分離可用MacConkey agar混合Brain heart infusion agar(2:1)再添加5%酵母抽出液作為選擇性培養基,37℃、10% CO2培養,菌落呈紅紫色。

  多種血清學方法也可用來診斷AP或區別血清型,這些方法包括補體結合反應,間接血球凝集,平板或試管凝集,環狀沈澱試驗,免疫擴散法,酵毒連接免疫吸附試驗,間接螢光抗體法等。粗糙、平滑或會自我凝集之菌落不可使用平板或試管凝集試驗。補體結合試驗或酵素連接免疫吸附試驗如使用全菌抗原會產生很強之交叉反應,須使用抽取、純化之特異抗原。coagglutination test和間接螢光抗體法不需細菌培養,可做快速診斷。

展望

  以血清學或細菌分離來摘除帶菌豬以控制本病是不可靠和不實際的。抗生素的使用雖可降低死亡率和延遲發病,但是一旦停藥本病將再度爆發,大量投藥也會增加藥物殘留和產生抗藥性的風險。因此AP在防治上或許應該以疫苗為主,目前的疫苗雖然能有效降低死亡率卻不能防止慢性感染或減少帶菌豬。所以截至目前仍無一有效方法控制本病。近幾年由於基因工程技術的發展,使得豬胸膜肺炎放線桿菌之研究進展迅速,對於其病理機制和分子上的結構作用也更為了解。因此希望在可預見的將來,一種有效的疫苗如遺傳工程活菌或毒素疫苗可被開發出來以根絕本病。 

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