摘要:布魯菌病(Brucellosis)是由布魯菌(Brucella)引起的一種以發熱、流產和慢性、變態反應炎癥為特征的人獸共患傳染病。該病在世界范圍內廣泛流行,對人類健康和畜牧業造成嚴重影響,是全球面臨的公共衛生問題。鑒于目前疫情防控形勢,本文對我國人間和畜間布魯菌病的流行現狀及診斷方法的研究進展進行了總結。數據分析表明,布魯菌病在我國人和動物間廣泛流行,2021 年上升到發病人數的高峰值,至今仍居高不下。布魯菌抗體陽性動物以牛、羊為主,寵物群體的感染情況說明人與伴侶動物的接觸存在感染風險。在診斷方法方面,除經典的細菌培養、平板凝集試驗等方法外,CRISPR/Cas12a 結合重組酶聚合酶擴增技術(CPA-CRISPR/Cas12a)及可視化環介導等溫擴增(Loop-mediated isothermal amplification, LAMP)方法,為現場快速檢測提供了新的可能。此外,二代測序技術在中樞神經系統感染的鑒別診斷中顯示出獨特優勢。本文還探討了布魯菌病的診斷標志物研究進展,包括 miRNAs、lncRNA、免疫原性蛋白等潛在標志物的發現,為疾病的早期診斷和治療提供了新的思路。

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中國動物傳染病學報雜志投稿格式參考范文:我國人畜間布魯菌病流行現狀及診斷方法研究進展

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  引言

  布魯菌病(Brucellosis),簡稱布病,是一種由布魯菌引起的人畜共患傳染病。布魯菌可感染牛、豬、山羊、綿羊和狗等多種動物,人類通常通過直接接觸被感染動物或其產品,或通過攝入被污染的動物產品而感染。在人類中,布病的主要癥狀包括長期發熱、多汗、乏力、關節和神經疼痛,以及生殖系統炎癥等,嚴重時可能導致勞動能力喪失和全身多個系統的損害。對于牲畜,布病可導致流產、死胎、不孕、跛行和睪丸炎等癥狀,嚴重影響畜牧業的發展。

  布病最初在 1860 年于地中海地區,特別是馬耳他島被發現。目前,布病的流行幾乎遍及世界各地,尤其是在牧區和半牧區更為嚴重。根據世界衛生組織的數據,全球約有 200 個國家和地區報告有人畜間布病疫情,其中近 170 個國家和地區有人畜間布病疫情的報告。各大洲的布病疫情分布不均,例如拉丁美洲、歐洲、亞洲、大洋洲和非洲均有不同程度的疫情報告。具體到各大洲,布病的發病率在不同國家和地區之間存在較大差異,例如歐洲某些國家的發病率高達 21.46/10 萬,而一些地區的發病率則相對較低。在流行規律方面,布病呈現明顯的季節性和職業特征。人畜間布病病例主要集中在每年的 3~8 月,其中 5~6 月為發病高峰期,表現出明顯的季節性特征。此外,布病的感染和發病具有明顯的地區差異,一般牧區和半牧區高于農區,農區高于城鎮。感染布病的主要途徑包括接觸染疫的牲畜或其污染物,通過皮膚粘膜接觸、消化道、吸入等方式傳播。布病的傳染源主要是病畜(羊、牛、豬等),人由于接觸染疫的牲畜或其污染物而感染。

  為了有效地開展布魯菌病的防控工作,需對該病流行現狀進行調查和研究,以便針對性地開展防控工作。與此同時,還需要快速、準確、靈敏的診斷方法開展疫病的監測和診斷工作,了解布魯菌病的流行現狀,可為該病的防控工作提供數據參考。當前,布魯菌病診斷方法有病原學診斷、血清學診斷。

  本文對我國人間和畜間布魯菌病的流行現狀和診斷方法的研究現狀進行綜述,希望為布魯菌病的新型診斷技術和防控方法的完善提供參考。

  1 流行現狀與分析

  1.1 人間布魯菌病流行情況

  通過中國統計年鑒查找了 2016-2023 年人間布魯菌病發病數及發病率,通過公共衛生科學數據中心查找了 2016-2020 年人間布魯菌病不同時間、地區以及不同年齡的發病情況,并分析其流行原因。近年來,我國人間布魯菌病的發病數一直居高不下,尤其 2021 年發病率顯著上升,發病數將近 7 萬,到 2023 年發病數仍未下降反而增加到 70439 例。

  按地區進行統計,發現我國內蒙古和新疆地區人間布病發病數較高,分析其原因,可能與這些地區密集養殖牛羊等布魯菌主要宿主動物有關。從事畜牧工作的人員,如牧民、獸醫和屠宰場工人,由于職業原因與動物接觸頻繁,增加了感染的風險。另外,一些地區如放養家畜的牧區等可能存在食用未經充分加工的動物產品(如生乳或未煮熟的肉類)的習慣,這增加了通過食物鏈感染布魯菌的機會。草原和牧場的環境也有利于布魯菌的存活和傳播。其次,這些地區的人們對布病的認識不足、防控措施不力或疫苗接種率不高,也會導致疾病流行。

  不同年齡發病數的統計中,40~60 歲年齡的人群發病率較高,尤其是 45~50 歲年齡段的人群發病數更高。分析原因,首先這個年齡段的個體正處于職業生涯的高峰期,如果從事與動物接觸密切的工作,如畜牧業、屠宰業或獸醫行業,他們更容易因職業暴露而感染布魯菌。在農場工作或參與其他與動物有關的活動的人往往在這個年齡段的人員較多,他們有更多的機會接觸到潛在的感染源而發病。其次,40~60 歲年齡段的人的免疫機能相比更年輕的人要差一些,也更容易被感染致病。

  我國布魯菌病在每年不同月份的發病數統計發現,2016-2020 年,每年的 4、5、6、7 月的發病數明顯高于其他時間,呈現明顯的季節性變化,在夏季高發。溫暖的季節通常有利于細菌的繁殖和存活,夏季的高溫和濕度為布魯菌提供了更適宜的環境。許多動物在春季和初夏繁殖,包括布魯菌的宿主動物如牛、羊等。分娩期間的動物更容易排出布魯菌,增加了感染風險。夏季是農業活動頻繁的時期,人們與動物接觸的機會增多,尤其是在畜牧業和乳品加工中,增加了感染布魯菌的機會。另外,在夏季降雨增多,導致動物排泄物中的布魯菌更易通過水體傳播。

  1.2 動物間布魯菌病流行情況

  1.2.1 家畜間流行情況

  我國最早于 1905 年報道了畜間布魯菌病,現已在全國 29 個省市區發現有不同程度的流行。2006-2017 年我國畜間布病流行趨勢整體呈現先上升后下降趨勢,每年的 5~6 月份為發病高峰期,表現出明顯的季節性特征;空間分布上,主要集中在內蒙古和新疆等北方省份,但目前已出現向南方省份擴散的趨勢;群間分布上,布病感染動物以綿羊為主,其次為牛。黃曉兵等研究者于 2018-2022 年,在浙江 6810 個羊場點采集了 375433 份血清學樣品,使用虎紅平板凝集試驗和試管凝集試驗對羊血清中布魯菌病抗體進檢測。結果表明,5 年來浙江省羊布病防控成效明顯,陽性率呈整體下降趨勢。范仲鑫等調查了湖南全省 2014-2022 年間的 22544 個場點的 594180 份血清樣品內布病抗體檢出情況,結果共檢出陽性樣品 4381 份,個體陽性率為 0.74%,檢出陽性群體 471 個,平均群體陽性率 2.09%;羊、牛、豬的個體陽性率分別為 0.91%、0.24%、1.01%,群體陽性率分別為 2.48%、0.86%、1.96%,2016 年檢出的陽性場點數最多,夏季 6~8 月份陽性檢出數量最多;相對牛場和豬場,羊場的群體陽性率最高。

  2018-2022 年,王俊琴等對內蒙古包頭市白云鄂博礦區 38 個養殖戶的羊群進行了布病抗體檢測,共檢測血清 5435 份,檢出陽性血清 25 份,平均個體陽性率為 1.83%;其中陽性養殖戶 3 家,場點平均陽性率為 5.36%。2019-2022 年,李志賢等對廣西賀州市部分豬、牛、羊規模場開展布病血清學監測。結果顯示,豬場的群布病陽性率為 0,牛為 1.00%,羊為 3.86%;豬個體陽性率為 0,牛為 0.03%,羊為 0.88%。總之,近幾年的牛、羊群陽性率有所上升,其中羊群感染率尤為突出。從部分地區畜間布病陽性率數據可見,在 5 年內這 4 個地區的每年的布病陽性檢出率呈現增高再降低的趨勢,2020-2021 年的陽性率較高。這與人間布魯菌病發病率的高峰期相對應。同時也說明,采取的防控措施已起到較好的抑制疫病傳播的作用。

  1.2.2 寵物間流行情況

  我國于 1984 年和 1992 年分別從犬體內分離到犬種布魯菌和羊種布魯菌,近年來,我國越來越多省(市)地區有犬布病感染的相關報告,表明在我國犬布魯菌感染呈上升趨勢。薛玉平等在 2007-2009 年對甘肅省部分市、縣的犬進行了犬布魯菌病血清學和臨床調查,陽性率為 14%。袁田慧子于 2013 年和 2014 年在湖南省收集了共 870 份犬血清,分別采用不同的方法進行了布魯菌血清學調查,結果發現,2013 年犬布魯菌病陽性率為 7.04%,2014 年犬布魯菌病陽性率為 4.59%。黃迪海等對 2016-2017 年間濟南市 5 個轄區所采集的 502 份犬血樣進行光滑型(豬、牛、羊種)和粗糙型(犬種)布魯菌抗體檢測,結果顯示,濟南市犬布魯菌光滑型、粗糙型抗體陽性率分別為 8.76%、1.99%。2018-2019 年孫創業對沈陽地區犬 201 份和貓 171 份血清用虎紅平板凝集試驗進行布魯菌抗體的檢測,有 14 份犬血清檢測結果為陽性,感染率 6.97%,有 3 份貓血清檢測結果為陽性,感染率 1.75%。

  吳洪超等于 2018-2020 年從我國 16 個城市收集 1368 份寵物犬血清,采用虎紅平板凝集試驗(Rose Bengal plate agglutination test, RBT)進行檢測,其中來自北京市、洛陽市、常州市、成都市、重慶市和昆明市共 6 個城市的寵物犬血清檢測到布魯菌抗體,陽性率分別為 0.79%、1.10%、2.56%、3.96%、3.57% 和 6.90%。2021 年唐艷榮等對北京朝陽區犬進行了布魯菌流行病學調查,陽性率為 0.265%。同年,趙冉等對廈門市 32 家動物診療機構中采集的 304 份寵物犬貓血清及對應的全血樣品進行抗體及核酸檢測,304 份犬貓血清中,共檢出犬陽性 4 份,陽性率為 2.3%;貓陽性 2 份,陽性率為 1.5%。核酸檢測未檢測出布魯菌陽性。從上述報道的寵物間布病流行情況來看,血清學檢測陽性的動物可能曾經感染過布魯菌或注射過疫苗,一些抗體陽性的動物不能檢測到細菌的核酸,意味著感染已康復或有疫苗免疫史。寵物作為人類的伴侶動物,其感染布魯菌更容易傳染主人,因此,要定期檢測,做好布病防疫。

  2 診斷方法

  2.1 布魯菌病現有實驗室診斷方法

  目前,布魯菌病的實驗室診斷方法主要有病原學檢測和血清學檢測。其中細菌培養被認為是診斷金標準,但其檢測周期長、陽性率低、對實驗室要求較高。分子生物學方法即核酸擴增檢測,數小時內即可檢出布魯菌,靈敏度和特異度較高。核酸擴增檢測的方法包括傳統 PCR 技術、巢式 PCR、實時熒光定量 PCR、多重實時熒光定量 PCR 等。多重實時熒光定量 PCR 檢測效率較高,檢測樣本中布魯菌的準確性明顯優于傳統檢測方法,還可鑒別布魯菌種類和疫苗菌株。針對布魯菌細胞質蛋白基因如 omp2、omp31 和 omp28/bp26 進行檢測,靈敏度和特異性高,在檢測標本中僅有少量布魯菌方面,比菌體培養和血清學檢測方法具有優勢。其他布魯菌特定的基因片段還有 IS711 或 IS650、16S~23S rRNA 等片段、但檢測結果陽性有可能是隱性感染或既往感染(治愈后)。因此,應用核酸擴增法診斷布魯菌病時,還應結合患者臨床癥狀和流行病學特征,且核酸擴增檢測方法受儀器設備限制,較難普及。

  血清學檢測主要是通過血清學方法檢測患者血清中的特定抗體。感染初期血清 IgM 水平升高,約 1 周后 IgG 水平升高,而后抗體效價隨病程改變而異。目前我國規定的布魯菌病標準診斷方法有緩沖平板凝集試驗(buffered plate agglutination test, BPAT)、虎紅平板凝集試驗、試管凝集試驗(rose bengal plate agglutination test, SAT)、酶聯免疫吸附試驗(Enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)、補體結合試驗(complement fixation test, CFT)、膠體金免疫層析試驗(colloidal gold immunochromatographic assay, GICA)、抗人免疫球蛋白試驗(direct antiglobulin test, DAT,也稱 Coomb's test)、熒光偏振免疫分析法(fluorescence polarization immunoassay, FPIA)等。BPAT 檢測方法具有較高的敏感性和特異性,尤其在慢性個體臨床診斷過程中表現出色,能夠有效地檢測出高 IgG 抗體水平的個體。在我國,自 2007 年起,BPAT 已被納入《布魯氏菌診斷標準》和《中華人民共和國衛生行業標準 WS269-2007》,與 RBT 和 SAT 一同成為官方推薦的檢測方法。RBT 是通過觀察虎紅平板凝集抗原與待檢血清混合后是否出現肉眼可見的凝集反應來判斷結果,操作快速方便;GICA 則使用預包被有布魯菌抗原的測試卡。

  通過待檢血清與膠體金標記的抗體結合后在測試區是否出現紅色線條來判斷,具有操作方便、不需要任何儀器、樣本基本不需做前處理的特點,檢測結果易于判定,具有較高的靈敏度和特異性,一般只需 5~10 min 即可得出結果,實用性較強;SAT 是通過觀察待檢血清與布魯菌抗原混合后在試管中是否出現凝集反應來判斷,但試驗需要時間較長,判斷結果有主觀性;ELISA 是通過測定待檢血清中特異性抗體與酶標抗原結合后產生的光吸收值來判定結果,敏感性和特異性強,也是布魯菌病診斷的常用方法;CFT 則通過補體與抗原 - 抗體復合物結合后引起的溶血反應來檢測血清中的抗體;抗人免疫球蛋白試驗(Coomb’s)是在試管凝集試驗的基礎上,加入抗人免疫球蛋白血清來增強凝集反應,用于檢測和確認陽性結果。免疫分析法是國際貿易中指定的檢測方法之一,敏感性和特異性良好,反應時間短,與 ELISA 方法相比省去了洗板和孵育的時間,是布魯菌病抗體監測的好方法,但需要配置較貴專用儀器,不適合基層推廣。另外,出入境檢驗檢疫行業標準中的全乳環狀試驗在大面積的奶牛布病檢測中顯得更為適用。常用的幾種方法的診斷結果判定標準如下:SAT 滴度為 1∶100 及以上,或者患者病程持續一年以上且仍有臨床癥狀者滴度為 1∶50 及以上;CFT 滴度為 1:10 及以上 Coomb's 滴度為 1∶400 及以上。但由于布魯菌抗體的種類和效價因病程不同而異、抗體檢測的界值難以確定,所以血清學診斷方法在靈敏度和特異性上仍存在一定的局限性。

  2.2 布魯菌病診斷新進展

  最新發展的基于 CRISPR/Cas12a 的快速核酸檢測方法、方便快捷的 LAMP 擴增法和具有高效時效性和準確性的二代測序技術為臨床人和動物感染布魯菌的快速診斷提供了更多的方式;MicroRNAs(miRNAs)作為生物標志物進行疾病診斷的方法是最前沿的技術進展;與布病感染相關的炎性標志物和蛋白在布魯菌病的診斷方法研究中起到重要的作用。

  2.2.1 分子生物學方法

  RPA-CRISPR/Cas12a 快速核酸檢測方法是將 CRISPR/Cas12a 系統與重組酶聚合酶擴增技術(recombinase polymerase amplification, RPA)相結合建立的快速診斷布魯菌感染的方法,有研究者通過實時熒光定量檢測系統、熒光成像儀、核酸檢測試紙條三種檢測途徑的對比,進行布魯菌感染快速診斷和野毒株與 S2 疫苗株的鑒別診斷,可在 30 min 內實現患者血清樣本中布魯菌 DNA 的檢測。三種檢測途徑的靈敏度分別為:10 copies/μL(RPA-CRISPR/Cas12a - 實時熒光定量),10 copies/μL(RPA-CRISPR/Cas12a - 熒光成像),100 copies/μL(RPA-CRISPR/Cas12a - 試紙條)。RPA-CRISPR/Cas12a 快速核酸檢測方法診斷結果的觀察,無論使用哪種檢測途徑,結果均高于普通 RPA 和熒光定量 RPA。該方法快速、簡便、靈敏度高、特異性強,通過熒光成像和試紙條檢測可用于資源貧乏、布病高發地區的布魯菌核酸快速檢測。

  張萌等基于布魯菌保守基因 Omp2a,利用在線網站設計 3 對引物,并優化其反應條件與反應體系,建立了一種檢測布魯菌的可視化 LAMP 方法。該方法能準確區分布魯菌與非布魯菌,檢測限為(2.56 ×10^{-4} ng / mu L),擴增 45 min 即可肉眼觀察到檢測結果。這種方法不僅具有高特異性,能夠在短時間內完成檢測,而且結果可以通過肉眼觀察白色沉淀或綠色熒光來判斷,非常適合現場和基層的快速檢測需求。二代測序技術可檢測樣本中所有 DNA 微生物,在中樞神經系統感染的鑒別診斷中具有重要作用。有研究報道了 8 名臨床特征、病史、病程以及實驗室和影像學檢查結果各有差異的患者均在 4~8 d 內通過腦脊液樣本的二代測序成功檢測到了布魯菌,經過綜合性治療,其中 7 名患者達到了完全康復的狀態。這項技術以其高效的時效性和準確性,在診斷布魯菌引起的局部感染,如腦脊液和關節液等,顯示出了其獨特的優勢。然而,二代測序的實施對技術和設備有著較高的要求,并且成本相對較高,這限制了它在更廣泛臨床應用中的普及。僅適用于需要精確診斷的特定臨床情況,為復雜的或難以診斷的感染病例提供解決方案。

  2.2.2 診斷標志物研究進展

  許多科研工作者對布魯菌感染機體進行 miRNAs 分析,以期能發現診斷布魯菌病的標志物。Zhu 等構建了布魯菌 Omp25 缺失突變體(M5-90-Δomp25),并對感染的 RAW264.7 細胞進行了 miRNAs 分析,確定了 8 個差異表達的 miRNAs(mmu-miR-146a-5p、mmu-miR155-5p、mmu-miR-3473a、mmu-miR-149-3p、mmu-miR-671-5p、mmu-miR-1224-5p、mmu-miR-1895 和 mmu-miR-5126),這些 miRNAs 可能是布病的潛在診斷標志物。lncRNAGm28309 參與調節布魯菌誘發的炎癥,Gm28309 的過量表達可通過抑制 miR-3068-5p 來抑制 p65 的磷酸化過程,當 Gm28309 過度表達或 miR-3068-5p 或 p65 被抑制時,細胞內布魯菌的數量則更多,但是這可以被 miR3068-5p 的模擬物所逆轉,推測 lncRNAGm28309 可能是布病的潛在診斷標志物。發現的上述潛在診斷標志物 miRNAs 可用于未來新型布病診斷方法開發中。

  Tian 等研究了布魯菌感染中的主要免疫原性蛋白,包括 OMP16、BP26、BLS、BCSP31、VirB12、SodC 和 GroEL。通過動物感染模型評估了這些蛋白在抗體產生中的表現,并探討了它們在布魯菌病診斷中的應用。發現 BP26 和 BLS 是最佳的免疫原性蛋白,但在臨床應用中存在與布魯菌陰性血清的交叉反應,可能導致誤診。Aktar 等研究了在布魯菌性關節炎患者中,平均血小板體積(mean platelet volume, MPV)、血小板分布寬度(platelet distribution width, PDW)、紅細胞分布寬度(red cell distribution width, RDW)、中性粒細胞與淋巴細胞比率(neutrophil-to-lymphocyte ratio, NLR)和血小板與淋巴細胞比率(platelet-to-lymphocyte ratio, PLR)等炎癥標志物的診斷價值。結果顯示,與健康對照組相比,布魯菌性關節炎患者的這些生物標志物顯著升高,表明它們可能是診斷布魯菌性關節炎的有用指標6。Korkmaz 等對比了布魯菌性附睪 - 睪丸炎(Brucellar epididymo-orchitis, BEO)和非布魯菌性附睪 - 睪丸炎(non-brucella epididymo-orchitis, NBEO)的臨床特征和診斷標志物。發現 BEO 患者通常較年輕,沒有膿尿或膿腫形成,而 NBEO 患者中這些癥狀更為常見。

  C 反應蛋白(C-reactive protein, CRP)水平在兩組間沒有顯著差異,不能用于區分 BEO 和 NBEO6。Qiang 等分析了 328 例布魯菌病患者的數據,研究了細菌培養特性、臨床診斷方法和并發癥。確定了 CRP 作為布魯菌病的感染生物標志物,具有較高的敏感性和特異性6。Canpolat 等研究了血清中的 apelin、presepsin 和 irisin 水平與布魯菌病的炎癥、實驗室參數和血培養之間的關系。發現 irisin 水平在布魯菌病患者中顯著升高,并可能作為布魯菌感染的診斷標志物。Bai 等研究了 6 種重組布魯菌外膜蛋白(omp10、omp16、omp19、omp25、omp31 和 BP26)作為診斷抗原的潛力。BP26 和 omp31 顯示出作為布魯菌病臨床診斷的候選抗原,具有較高應用價值。作為布病診斷標志物的 miRNAs 和免疫原性蛋白的發現為人畜間布病的快速診斷方法的建立提供支撐。

  3 展望

  布魯菌病(Brucellosis)是一種由布魯菌屬細菌引起的人畜共患疾病,對公共衛生和畜牧業構成了重大威脅。盡管近幾年布病發病率維持在一個相對較穩定水平,但總體來看,每年的發病數量仍然較高,未呈現顯著性下降趨勢。因此,布病防治任重道遠,需要強化政府領導和各部門職責,加強公眾對布魯菌病的認識和教育,提高公眾、特別是高風險職業群體對該病的了解,是預防和控制疾病的關鍵。建立和完善疾病監測網絡,確保疫情數據的準確性和時效性,為疾病控制提供科學依據。

  推廣有效的疫苗接種計劃,加強動物健康管理,減少動物間布魯菌的傳播。發展更快速、準確、易于操作的診斷技術,提高布魯菌病的早期診斷能力。為從事畜牧業、屠宰業、獸醫等高風險職業的人群提供必要的防護措施和培訓。加強食品安全監管,確保動物產品經過適當的處理,減少通過食物鏈傳播的風險。促進衛生、農業、食品安全等部門之間的合作,形成聯合防控機制。考慮到氣候變化可能對疾病傳播模式的影響,需要研究和預測氣候變化對布魯菌病流行病學的影響,并制定相應的應對策略。鼓勵社區參與疾病預防活動,通過教育提高社區成員的自我保護能力,加強國際合作,共享研究成果和防控經驗,共同應對布魯菌病的全球挑戰。加大對布魯菌病基礎研究和應用研究的投入,探索新的治療藥物和防控策略。制定和實施有效的公共衛生政策,為布魯菌病的預防、控制和治療提供政策支持。期待在未來能夠顯著降低布魯菌病的發病率,減少其對人類和動物健康的影響,并逐步實現對這一重要人畜共患病的有效控制。

譚興智,煙臺黃渤海新區農業與海洋漁業局,202405