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动物布鲁氏菌病实验室诊断与检测技术进展

来源:个人技术集锦
目臣覆 螭 _ — _ — | 嘤 c^ m 动物布鲁氏菌病实验室诊断与检测技术进展 程建国 张富荣 李小东。陈有为 孙建强 张卫东 (1.巴彦淖尔市动物疫病预防控制中心,内蒙古临河015000; 2.巴彦淖尔市职业技术学校,内蒙古临河015000; 3.乌拉特后旗乌盖苏木畜牧兽医工作站,内蒙古乌盖4.杭锦后旗动物疫病预防控制中心,内蒙古陕坝015000; 015000) 摘 要:实验室诊断与检测对防治动物布鲁氏菌病 氏菌病诊断和检疫主要手段,其方法众多,各有所长。因此,在 (brucellosis)至关重要,其不仅可早期发现传染源和隐性感 实际工作中,最后选用一种以上的方法相互配合,以确保检验结 染动物,而且可检测动物通过疫苗免疫后产生的抗体水平,为合 果准确无误。 理制定免疫程序提供科学依据。实验室诊断与检测动物布鲁氏菌 病常规方法包括:一般实验室检查、免疫血清学试验和病原学检 查:高新生物技术包括:应用分子生物学技术检测及荧光偏振试 验(FPA)。目前,我国对该病诊断的国家标准主要是依据细菌 学和血清学检测结果来确定。其中免疫血清学试验是我国最常用 的诊断与检测方法,该方法不仅可用于动物布鲁氏菌病的诊断与 检测,而且还用于人感染布鲁氏菌病的诊断与检测。但是,这种 诊断与检测方法在我国已经使用半个多世纪,并且存在着许多弊 端,诸如:非特异性反应、假阳性、前带现象或动物自身免疫抑 制等,因此还远不能满足对动物布鲁氏菌病的防控需求。探索动 物布鲁氏菌病的实验室诊断与检测新技术以及高新分子生物学技 术的研究进展,对于早期开展动物布鲁氏菌病的分子流行病学调 查、早期确诊和防控均具有重要意义。 关键词:布鲁氏菌病;实验室;诊断;检测 动物布鲁氏菌病(brucel|osis)简称布病,是由布鲁氏菌引 起的人、畜共患传染病,其特征是生殖器官和胎膜发炎,临床表 现为低热、关节肿胀、疼痛;可弓I起母畜流产、不孕;引起公畜 睾丸肿胀、繁殖力下降;布鲁氏菌还可驻留于其他组织器官,引 起不同程度的局部病灶等损害。人感染布鲁氏菌后,临床表现多 样.有急性、亚急性和慢性之分。急性和亚急性可产生菌血症, 主要表现为体温呈波型热或长期低热、寒战、盗汗、全身不适、 关节炎、神经痛、肝脾肿大以及睾丸炎、附睾炎等,孕妇可能发 生流产,有时可能累及多个器官,呈现不同程度临床体征;慢性 多侵犯脊柱和大关节,通常无菌血症,但感染可持续多年。该病 广泛存在于世界各地。我国目前在人、动物间仍有发生;而在我 区,部分盟市的人间感染布鲁氏菌病则呈现上升趋势。按照《动 物防疫法》,我国将该病列为二类传染病,自治区已将该病列为 重大动物疫病,加以防控。 1 一般实验室检查 白细胞正常或偏低,淋巴细胞相对增多,有时可见异常淋巴 细胞,少数病例血小板减少;细菌侵入机体后,可形成菌血症。 急性期可出现血沉加快。 2免疫学检测 目前,有诸多方法,归纳起来,不外乎血清中布鲁氏菌抗体 检查和感染病料中是否存在布鲁氏菌病原体的检查两大类。动物 感染布鲁氏菌一般于7~15d血清中可出现抗体(最早出现的抗体 是IgM,然后是IgG和其他抗体)。检测血清中的抗体是动物布鲁 2.1凝集试验 属于传统的试验方法,包括玻板凝集试验、虎红平板凝集试 验(RBPT)、乳汁环状试验、缓冲平板凝集试验(BPAT)、试 管凝集试验(SAT)。 SAT的优点是操作简便,判定容易,具有较高的诊断价值, 一般不单独使用,常常与其他测试方法组合使用。如检出阳性 后,再用补体结合试验进行实验室最后确诊。RBPT或BPAT多用 于现场和大群初筛。 2.1.1试管凝集试验与玻板凝集试验。牛、马、骆驼等大动物血 清凝集价(或玻板凝集试验中相当的凝集价)达到1:l00时,判定 为阳性,1:50为可疑;羊猪、狗等血清凝集价:1:50为阳性,1:25 为可疑。为了提高检出率,对羊血清可用12%的高渗盐水作为稀 释液。可疑病畜3—4周后应采血重检,如仍为可疑,牛、羊可按 阳性处理,猪、马则须视具体情况而定,若畜群以往既无本病存 在,目前又无临床病例,且血检无一例阳性出现,则可判定为阴 性。人血清凝集价1:100为阳性。 2.1.2 虎红平板凝集试验。取受检血清和虎红平板抗原各 0.03ml,滴加于玻片上,混匀,4—10min内发生凝集者可判为阳 性。虎红平板抗原是用虎红使抗原细菌染色成酸性(pH3.65左 右)的缓冲平板抗原,可抑制引起非特异性反应的IgM和增强特 异性抗体IgG的活性,其反应敏感、稳定,特异性优于试管凝集试 验,并且,特异性抗体IgG一旦消失,该试验即变为阴性,因而, 其试验结果与布鲁氏菌病转归有着明显的一致性。 2.1.3乳汁环状试验。该试验常用于检测动物新鲜乳汁,操作简 便,准确性较高,被广泛用于牛、羊布鲁氏菌病的诊断。 上述凝集反应,可出现由非特异性免疫球蛋白(例如因免 疫接种而产生的IgM抗体)弓I起非特异性反应;另外,某些慢性 病例产生不完全抗体,也不能呈现阳性反应,故应加以区别, 以免误判。对于疑难的病例,还可选择抗免疫球蛋白试验、巯 基乙醇试验、琼脂扩散试验或酶联免疫吸附试验等作为辅助诊 断方法。 2.2抗人免疫球蛋白试验(Coomb’s) 机体受抗原刺激后可以产生“完全抗体”与“不完全抗 体”。不完全抗体虽可与相应抗原结合,但不出现可见的凝集反 应。若将含有不完全抗体的人或动物血清球蛋白作为抗原,注射 于另一种动物(常用家兔)制成抗此球蛋白(抗IgG、IgA及IgM) 的抗体。再将此抗球蛋白抗体加入抗原与不完全抗体复合物中, 即可出现可见的凝集反应。Coomb’s滴度1:400++及以上为布病诊 l  。觋・c0m § 断标准。 2.3补体结合试验(CFT) 度高于普通PCR、特异性强,能在同一反应管中同时检测多种病 原体,准确性更高。 CFT至今仍是布鲁氏菌病的重要诊断方法,是国际贸易指定 4.2 AMOS—PCR(abortus melitensis ovis suis-PCR) 用于牛、羊布鲁氏菌病实验室确诊的试验方法。但KlausNielsen认 AMOS—PCR是根据布鲁氏菌不同种的IS71 1序列位置的不同设 为CFT结论具有主观性,而且不能鉴别人工免疫和自然感染,实 计引物,即一个引物瞄定在IS711上,其他不同的引物分别选在与 验条件复杂苛刻,不便向基层推广,不宜在现场进行。Searson提 IS71 l插入序列邻近的单染色体DNA上,以代表种的特异性,通过 出改良的微量C兀怯,相比于CFT具有更高的敏感性和特异性,且 扩增片段的大小来鉴别。Bricker等用AMOS—PCR方法对牛布鲁氏 价廉、快速,适于自动化及易于标准化。一般发病3周后出现IgG 菌、猪流产布鲁氏菌及绵羊布鲁氏菌的不同变种在24h内即可进行 抗体,由于此抗体能维持较长时间,故诊断慢性布病意义较大。 该试验特异性高,滴度1:10++及以上可判为阳性。 2.4变态反应检查 布病为第1v型传染性变态反应,一般在感染后的20—25d出 现,故此法不易作早期诊断,主要用于绵羊、山羊、猪的慢性布 病检测。其方法是将布鲁氏菌水解素0.2ml注射于羊尾根皱皱襞部 或猪耳根部皮内,24h及48d各判定一次,若注射部位发生红肿, 即可判为阳性。此法对慢性病例的检出率较高,而且注射鲁氏菌 水解素后,无抗体产生,不妨碍以后的血清学检查。 2.5酶联免疫吸附试验(ELISA) 用ELISA检测标本中的抗原或抗体是上世纪70年代初应用的 一项技术。它较SAT和CAT敏感并且特异性高,操作方便,可用 于确证和筛选试验。目前牛种和猪种布鲁氏菌的ELISA试验是国 际贸易中的指定试验。猪布鲁氏杆菌和绵羊布鲁氏菌已有成熟的 ELISA诊断技术ELISA分为间接ELISA和竞争ELISA两类。大部分 间接ELISA使用纯化的光滑型LPS作为诊断抗原,通常检测的是 IgG类免疫球蛋白,敏感性极高,但同时假阳性也较高。这类假阳 性通常是由小肠结肠耶尔森菌09的类属抗原成分所致,可由竞争 ELISA所排除。 3病原学检查 从患畜血液、骨髓、关节液、脑脊液、尿液及淋巴等组织 中可分离培养出布鲁氏菌,该菌革兰氏染色阴性,呈球形、球杆 形或短杆形,新分离者趋向球形,多单在,很少成双、短链或 小堆状排列。不形成芽孢和荚膜,偶尔有类似荚膜样结构,无鞭 毛不运动。急性期患畜血液、骨髓阳性率可达80%,关节液可达 50%,慢性患畜阳性率较低。布鲁氏菌属共有6个生物种、19个生 物型。我国流行的主要是羊布鲁氏菌病,其次为牛布鲁菌病。 布鲁氏菌营养要求高,在专用培养基上4~7d或更长时间生 长。菌落形态湿润、圆形、表面光滑、无色透明;菌苔无色透 明、湿润,用布鲁氏菌诊断血清与培养物做玻片和试管凝集试 验,呈阳性反应。 4分子生物学技术的应用 PCR(聚合酶链反应)方法可在物种和生物型水平上进行布 鲁氏菌鉴定。这些技术要求最小的生物安全,并能在非常短的时 间内提供结果。 4.1 多重聚合酶链反应(multiplex PCR) Sreevatsan等运用多重PCR技术检测牛布鲁氏菌和牛分枝 杆菌。该实验采用两个种特异性靶序列:①流产布鲁氏菌的 BCSP31K基因的一段序列;②牛分枝杆菌hsp65基因的一段重复序 列,扩增后采用一种固相探测检测扩增产物。杜听颖等针对布鲁 氏菌外膜蛋白31kD、22kD和2a基因,设计引物进行多重PCR,经 过实验优化,确定了多重PCR中引物的最适浓度。多重PCR灵敏 分型,并能区分疫苗株和野毒株,从而为早期诊断和预防提供了 科学依据。 4.3巢式PCR 唐莉娟等根据GenBank中布鲁氏菌的DNA序列,针对布鲁氏 菌膜蛋白Omp22基因设计引物进行巢式PCR,模板稀释倍数为 1010,可扩增到最终目的条带,从而增加了检测的灵敏性和可靠 性。Kim等则将多重PCR和巢式PCR相结合,特异性更强,敏感度 更高。 4.4实时荧光定量PCR Redkar等研究设计了实时荧光定量PCR方法,特异性检测分 析了流产布鲁氏菌、羊型布鲁氏菌和猪流产布鲁氏菌。Bounaadja 等也用该法鉴定布鲁氏菌,同时与普通PCR进行比较,本法灵敏 度高,可达到普通PCR的50~500倍,不与其他非布鲁氏菌发生 交叉反应,但可与普通PCR用相同的引物,操作简单快速,易推 广,不易产生污染,是Et前检测动物布鲁氏菌病效果较好并且可 重复进行检测的重要方法。 4.5脉冲场凝胶电泳(PFGE) PFGE是一种分离大分子DNA的方法,可以用来分离大小从 25kb到10Mb的DNA分子。在普通的凝胶电泳中,大的DNA分子移 动迅速接近,很难分离形成足以区分的条带,在PFGE中,电场不 断的转换方向,相对较小的分子在电场转换后可以较快转变移动 方向,而较大的分子在凝胶中转向较为困难,因此,小分子向前 移动的速度比大分子快。 PFGE技术特点就是用来研究细菌的分子流行病学特点,能够 对全基因组进行分析,最终分析的DNA超过90%,可以从整个基 因组的角度考虑菌株间的关系。用稀有位点的限制性内切酶进行 酶切可以获得菌种某亚种特有的电泳图谱,是PFGE技术的显著优 势。PFGE技术分型能力强,重复性好、分辨率高、结果稳定并易 于标准化。 5荧光偏振试验(FPA) FPA是一种利用物质分子在溶液中旋转速度与分子量大小成 反比的特点,定量检测抗原或抗体的一种分析方法。FPA是利用 荧光素经单一波长(蓝光)的偏振光照射后,能吸收光能并发射 出相应的偏振荧光,其强弱程度与荧光分子的大小呈正相关。 Gall D等用FPA检测牛种布鲁氏菌,并与其他血清学检测方法进行 比较,认为FPA是检测牛布鲁氏菌最稳定的血清学方法。通过双 盲实验证实FPA还可以区别牛种布鲁氏菌感染和疫苗株S19免疫接 种。FPA省去了洗涤步骤,减少了馥郁,大量节省了检测时间, 降低了检验费用,而且有较高的敏感度和特异性,是最有吸引力 的牛种布鲁氏菌血清抗体检测方法。 综上所述,虽然布鲁氏菌检测技术已有了很大的发展,但 是还没有一种单一的方法能适应任何情况下进行快速、准确检测 27 匹墨 谳镯具 l l 囊 l| for bovine brucellosis[J].Aust Vet J,1976, (52):136-140. tivity and specificity of Brucella ovis infection in [7】 Searson JE.Sensi的布病诊断项目。布病的各种诊断技术具有不同的适用范围,而 且各自都存在着一些缺点和局限性,因而不能相互取代。国家法 定标准的检测手段仍以细菌学和血清学诊断为主,血清学作为动 rams[J].Aust Vet J,1982,58(1):5—7. sen K.Diagnosis of brucellosis by serology[J].Veterinary [8 8]NielMicrobiology,2002,90(1—4):47—459. eevatsan S,Bookout JB,Ringpis F,et a1.A muitiplex approach [9] Srto moleeulardeteetion of Brucella abortus and/or Mycobacterium bevis 物布鲁氏菌病诊断的常规方法,但不足之处是检测依赖于体内的 抗体水平,与其他抗体存在交叉反应而导致假阳性等;优点是快 速、简便、费用低。以PCR为代表的分子生物技术不仅用于布鲁 氏菌菌种的鉴定,还能反映基因间存在的差异。实践中通常需要 根据检测目的来拟定检测策略,往往需要几种方法相互配合,才 高的方法进行初筛,以防漏检;以特异性高的方法进行确诊,以 作为初筛,再以试管凝集试验作为确诊,或以间接ELISA作为初 infection in cattle[J].J Clin Microbiol,2000,38(7):2602—2610. 能取得较为科学合理的检测结果。选择原则通常是简便、敏感性 [10】 杜昕颖,陈泽良,王玉飞,等.多重PCR特意检测布鲁氏菌方法 的建立[Jl_解放军预防医学杂志,2008,10,26(5):341—343. 剔除非特异性反应、前带现象和假阳性。如首先以虎红凝集试验 [11] 杨海荣,关平原,范伟兴.AMOS PCR在布鲁氏菌种型鉴定中应 用的研究[J】_中国动物检疫,2007,24(1O):25—28. icker BJ,Hmling SM.Differentiation of Brueella abo ̄us by.1,2 筛,以竞争ELISA作为确诊。未来随着检测技术的不断发展和完 [12] Br善,ELISA、PCR、PFGE、和FPA等高新技术方法,因其敏感性 高、特异性强、检测时间短,即将成为动物布鲁氏菌病检测的重 断和预防中,使检测更加快速、简便和准确,最终为彻底控制和 消灭动物布鲁氏菌病发挥更加积极的作用。 参考文献 [1]陆承平.兽医微生物学(第3版)[M].北京.中国农业出版社, 2001:97-102,265—270. nd Braucella melitensis, Brucella ovis, and Brucella suis bv.1 by PCR[J].J Clin Microbiol,1994,32(1 1):2660-2666. 要手段。未来还将会有更先进的技术应用到动物布鲁氏菌病的诊 [13] 唐莉娟,陈创夫,王志远,等.畜产品中布鲁氏菌巢氏PCR快速 诊断方法研究[J】.上海畜牧兽医通讯,2008,(4):39—41.  Suzuli H, et a1.Detection of brucella canis and [14] Kim S,Lee DS,Leptospira interrogans in canine semen by multiplex nested PCR[J].J Vet Med Sci,2006,68(6):615—618. [15】 Redkar R,rose S,Bricker B,et a1.Real—time detection of [2]蔡宝祥,陈溥言,沈正达.家畜传染病学(第4版)[M].北京:中 国农业出版社。2001:76—81. Brucella abo ̄us,Brucella melitensis and Brucella suis[J].Mol Cell Probes,2001。15(1):43—52. 【3】刘倩宏,吴清民,刘红卿,等.布鲁氏菌外膜蛋白OMP25的原核 【161 Bounaadja L,Albea D,Ch e nais B,et a1.Real—time PCR for 表达与鉴定【J】_中国兽医杂志,2008,44(8):18—19. [4】Matyas Z,Fujikura T.Brucellosis as a world problem[J].Dev Biol identiifcation ofBrucella spp.:A comparative study ofIS711,bcsp31 and pertarget genes[J].Vet Microbiol,2009,137(1—2):156—164. Stand,1984,56(7):3-20. 【5]Nielsen K.Diagnosis of brucellosis by serology[J].Veterinary [17] Viqliocco AM,Silva Paulo PS,Mestre J,et a1.Development and validation of an indirect enzyme immunoassay for detection of ovine antibody to Brucella ovis.Vet Microbiol,1997,54 Microbiology,2002,90(1-4):447—459. [6】Plackett P,Cottew GS,Bess SJ.An indirect hemolisis test(IHLT) (3—4):357—368. (上接第68页) 趋势来看,免疫效果水平较稳定,都保持在90%以上;从规模养 禽流感发生的能力,抗体水平越高,发生H5型禽流感的风险 越 禽场和散养禽场H5型禽流感抗体合格率变化趋势比较来看,规模 低,但要真正将发生动物疫病的风险降到最低,还必须切断病毒 场略高于散养户,表明规模场H5型禽流感免疫工作做得比散养户 的传染源,包括带毒的畜禽、野禽和环境。目前,禽流感病毒检 要好。 测方法主要是RT—PCR检测和荧光RT—PCR定量检测,本试验采用 (2)由于H5型禽流感传染源主要为患禽流感或携带禽流感 RT—PCR检测,通过检测,未发现病原学阳性样品,表明无锡市 病毒的家禽,另外猪也可成为传染源,因此,本试验增加了对靠 养禽场、野鸟栖息地H5型禽流感病毒带毒现象较少,一定程度上 近规模养鸡场附近的养猪场进行猪非免疫抗体水平检测,通过检 确保了不发生H5型高致病禽流感疫情。 测,掌握猪感染情况和对家禽发生H5型高致病情流感威胁情况。 (4)通过此次定点、持续监测调查,可以进一步探索动物疫 通过对猪进行H5型禽流感非免疫抗体水平检测,阳性率为0%, 病监测机制,全面掌握主要畜禽养殖地区的疫情发展势态,第一 说明禽流感病毒暂时未出现不同畜种问的迁移,猪传播禽流感病 时间发现疫病隐患,采取有效措施消除潜风险,充分发挥实验室 毒的可能性较小。 对重大动物疫病预警预报科学支撑的作用。 (3)H5型禽流感免疫抗体水平检测旨在评价禽类抵抗H5型 

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