羊布鲁氏菌，让免疫系统疲于应对的逃逸好手
在新型冠状病毒作威作福的2020年，一起生物安全事故引发的细菌感染正悄然传播。
中牧兰州生物药厂在生产疫苗过程中，由于操作失误，将减毒活布鲁氏菌排放到空气中，致使周围居民区、学校、机构大量民众感染，截至2020年11月30日，确认布鲁氏杆菌抗体阳性10528人[1]。
事件的主角布鲁氏菌（Brucella spp.），它的标签不少——感染兽医最多的动物源致病菌、实验室获得性感染排名第一的致病菌等等，还曾被用来研制生物武器[2, 3]。
布鲁氏菌感染引起的疾病被称为布鲁氏菌病（Brucellosis, 简称布病），也叫地中海弛张热，或马耳他热，乙类传染病，北方牧区往往是重灾区，十几年来，感染呈上升趋势，且从北往南扩展。根据全国法定传染病统计数据，近年布鲁氏菌病发病率一直维持在较高水平（如图）[4,5]。
1887年，苏格兰病理学家和微生物学家 David Bruce (1855-1931) 领导的“马耳他热委员会”首次鉴定出引起马耳他热的细菌，后命名为马耳他布鲁氏菌（Brucella melitensis），也称为羊布鲁氏菌。
布鲁氏菌是革兰氏阴性、无荚膜、不运动的小型球杆菌，属兼性胞内菌，布鲁氏菌属的10种菌种中有4种对人体有致病性，它们分别是的是羊布鲁氏菌（B. melitensis）、流产布鲁氏菌（B. abortus, 牛布鲁氏菌）、猪布鲁氏菌（B. suis）和犬布鲁氏菌（B. canis），其中羊布氏菌的致病性最强，也最易感染人体，布病患者中90%由羊布鲁氏菌感染引起[5]。
布鲁氏菌可通过皮肤黏膜、消化道和呼吸道感染人体，一般通过接触病畜排泄物、皮毛、接羔等，食用未煮熟的羊肉、未经巴氏或高温灭菌的生奶及奶制品，或者通过实验室、疫苗暴露等方式感染。
因为布鲁氏菌可气溶胶化，最小感染量10-100个细菌，它的分离操作要求在生物安全三级（P3）以上的实验室进行[3]。是的，非常少量的菌就能够感染人体，它是如何做到的呢？
暗度陈仓，吞噬细胞变细菌库
布鲁氏菌在黏膜表面附着后，迅速与上皮细胞表面受体结合，突破黏膜屏障，紧接着被专职吞噬细胞（巨噬细胞、树突状细胞、单核细胞）捕捉和吞噬，一般致病菌被吞噬细胞吞噬就会被分解和消灭，但布鲁氏菌能够暗度陈仓保住小命。
布鲁氏菌在被吞噬后，形成BCV液泡（Brucella-containing vacuole），虽然还是会迅速与溶酶体融合并且被分解，却能够让大约10%的细菌在细胞自噬中存活下来，名副其实的九死一生。存活的细菌抵达吞噬细胞的内质网，建立增殖的小生态位，BCV液泡转化成允许细菌复制的液泡rBCV，细菌开始大量复制。复制完成后，rBCV再转变成自噬液泡aBCV，增殖后的细菌就呆在自噬液泡中，等待感染其他靶细胞/组织。
这就是布鲁氏菌感染吞噬细胞完整的胞内运输过程[6]。
免疫逃逸——隐匿
布鲁氏菌因为能够在细胞内存活和繁殖，最大程度躲避了先天和适应性免疫反应的攻击。
它采用“隐匿”策略逃避先天免疫系统攻击，即通过感染免疫细胞（吞噬细胞）本身，并减少、修饰或者遮掩自己的病原相关模式分子（pathogen associated molecular patterns, PAMPs），来延缓被先天免疫系统的模式识别受体（Pattern recognition receptors, PPPs）所识别，或者避免被持续识别，规避强烈的炎症反应[7]。
在适应细胞内环境的过程中，布鲁氏菌还会采用其他巧妙的策略，包括抑制被感染的单核细胞的凋亡、影响树突状细胞成熟、减少抗原呈递、以及减少天然T细胞的激活等，干扰和调节适应性免疫，建立和保持持续感染。
感染靶细胞/组织，持续感染
一旦适应了吞噬细胞内的环境，实现在细胞内的繁殖和滞留，布鲁氏菌便会寄居在被感染的吞噬细胞里，随着淋巴系统向全身转移，感染其他靶细胞/组织，包括网状内皮系统（分布在肝、脾、骨髓、淋巴结等的单核巨噬细胞）、骨骼组织、胎盘滋养层、胎儿肺部、男性生殖道等。
事实上，我们对布鲁氏菌和靶细胞/组织的相互作用还知之甚少，布鲁氏菌的系统感染机制和毒力因子都还不明确 [6]。目前已知的布鲁氏菌毒力因子包括IV型分泌系统（T4SS）、BvrR/BvrS（布鲁氏菌毒力调节和感觉蛋白）、脂多糖、外模蛋白等，毒性较弱，可调控免疫反应、诱导轻微的炎症反应、激活微弱的补体抗菌作用。
体内研究发现，IV型分泌系统虽然在侵袭、全身转移以及建立初次感染阶段都不必需，但对布鲁氏菌的长期持续感染至关重要，它诱导炎症反应相当于细胞招募机制，把免疫细胞诱骗过来变成细菌库，持续感染。
感染引发的临床症状包括间歇性发烧、出汗、全身倦怠、肌肉酸痛、关节痛等，如果治疗不及时，会发展成慢性布病，最终导致关节炎、肝、脾、心脏瓣膜、大脑和骨骼的脓肿以及骨关节的严重并发症[8-10]。更有证据表明，布病相关流产及新生儿后遗症的风险增加[11]。
基于布鲁氏菌在细胞内生存的特点，抗生素治疗可缓解症状，但不易根除，需要长期系统性用药。布鲁氏菌感染人体后，一般不会人传人，目前仅少量文献有报道母婴传播、性接触传播和器官移植及输血传播案例[12]。
布鲁氏菌虽然毒性不强，但侵染力不弱，大肆侵染免疫细胞转化成细菌库，持续感染靶细胞/组织，让机体免疫系统长期疲于应对，还有可能发展成难于治愈的慢性病，严重降低患者生存质量，甚至致残、致命。
而即使我们没有职业暴露/接触史、不吃生肉、不喝生奶，仍然没办法杜绝相关细菌暴露，例如前文提到的生物安全事故，毫无预兆地，可能我们就已经暴露在致病菌下了。对此我们还能做些什么？
肠道微生物DNA检测是答案之一。
爱米基因科技提供的肠道微生物检测，采用全基因组DNA检测技术，获取最全面的微生物信息。除了可以检测羊布鲁氏菌等9种致病菌之外，还能分析细菌抗生素耐药基因，了解肠道微生态系统概况，让我们有机会提前知晓可能的致病菌暴露风险，防范于未然。
参考文献：
1. 刘健 (2020) 兰州布菌抗体阳性事件已有3244人得到补偿. In: 每日甘肃网.
2. Byers KB, Harding L (2017) Laboratory-Associated Infections. In: Wooley DP,Byers KB (eds) Biological Safety: Principles and Practices, 5th Edition.
3. Olsen SC, Boggiatto P, White DM, McNunn T (2018) Biosafety Concerns Related toBrucella and Its Potential Use as a Bioweapon. Applied Biosafety 23:77-90. doi:10.1177/1535676018771983
4. Lai S, Zhou H, Xiong W, Yu H, Huang Z, Yu J, Yin W, Wang L, Chen Q, Yu Li DM,Zeng L, Ren X, Geng M, Zhang Z, Cui B, Li T, Wang D, Sun Q, Wardrop NA, TatemAJ, Wei S (2017) Changing Epidemiology of Human Brucellosis, China, 1955–2014.Emerging infectious diseases 23:184-194. doi: 10.3201/eid2302.151710
5. 全国法定传染病疫情概况. In. 疾病预防控制局.
6. Ke Y WY, Li W and Chen Z (2015) Type IV secretion system of Brucella spp. andits effectors. Frontiers in Cellular and Infection Microbiolgy 5:72. doi:10.3389/fcimb.2015.00072
7. Barquero-Calvo E, Chaves-Olarte E, Weiss DS, Guzmán-Verri C, Chacón-Díaz C,Rucavado A, Moriyón I, Moreno E (2007) Brucella abortus Uses a StealthyStrategy to Avoid Activation of the Innate Immune System during the Onset ofInfection. PLoS One 2:e631. doi: 10.1371/journal.pone.0000631
8. Roux CM, Rolán HG, Santos RL, Beremand PD, Thomas TL, Adams LG, Tsolis RM(2007) Brucella requires a functional Type IV secretion system to elicit innateimmune responses in mice. . Cellular microbiology 9:1851-1869. doi:10.1111/j.1462-5822.2007.00922.x
9. Priscilla C. Hong, Renée M. Tsolis, Ficht TA (2000) Identification of GenesRequired for Chronic Persistence of Brucella abortus in Mice. American Societyfor Microbiology Journals 68. doi: 10.1128/IAI.68.7.4102-4107.2000
10. Spickler AR (2018) Brucellosis: Brucella melatensis.http://www.cfsph.iastate.edu/DiseaseInfo/factsheets.php.
11. Baud D, Greub G (2011) Intracellular bacteria and adverse pregnancy outcomes.Clin Microbiol Infect 17:1312-1322. doi: 10.1111/j.1469-0691.2011.03604.x
12. TuonFF, Gondolfo RB, Cerchiari N (2017) Human-to-human transmission of Brucella - asystematic review. Tropical medicine & international health 22:539-546.doi: 10.1111/tmi.12856
