摘要：蜂微孢子蟲(chóng)病是蜜蜂的檢疫性病害，該病嚴(yán)重阻礙了蜂群的生產(chǎn)繁殖。微孢子蟲(chóng)孢子侵入寄主細(xì)胞有3種方式：發(fā)芽侵染、自發(fā)感染、細(xì)胞內(nèi)吞感染，又以發(fā)芽侵染為主。微孢子蟲(chóng)孢子表面蛋白與孢子發(fā)芽密切有關(guān)，找到孢子表面發(fā)芽關(guān)鍵蛋白將有助于揭示微孢子蟲(chóng)的侵染機(jī)制。

關(guān)鍵詞：微孢子蟲(chóng)；發(fā)芽

微孢子蟲(chóng)(Microsporidia)是專性細(xì)胞內(nèi)寄生的單細(xì)胞真核生物。1998年，Cavalier-Smith根據(jù)微孢子蟲(chóng)蛋白等分子分類(lèi)研究結(jié)果，將其從原生動(dòng)物界(Protozoa)移入菌物界(Fungi)的Eomycota亞界。已報(bào)道的微孢子蟲(chóng)有144個(gè)屬1200多種，幾乎在所有動(dòng)物中都可發(fā)現(xiàn)它的蹤跡，但昆蟲(chóng)是最大的寄主類(lèi)群。蜂微孢子蟲(chóng)病是重要的檢疫性病害。西方蜜蜂(Apis mellifera)普遍受到感染，且感染率較高；中蜂(A.cerana cerana)也有感染，但感染中蜂的微孢子蟲(chóng)與感染西方蜜蜂的微孢子蟲(chóng)不同。

1 微孢子蟲(chóng)對(duì)蜜蜂的危害

無(wú)論在東方蜜蜂還是西方蜜蜂中，微孢子蟲(chóng)的單一感染很少造成蜜蜂的急性死亡，因而常被忽視。但因慢性感染造成的營(yíng)養(yǎng)不良、體質(zhì)下降、壽命縮短、產(chǎn)量下降、蜂王損失等危害不僅造成蜂群衰亡，使生產(chǎn)和繁殖均受影響，而且因授粉能力下降而帶來(lái)的農(nóng)業(yè)損失難以估量。蜂微孢子蟲(chóng)往往與其他病原微孢子蟲(chóng)一起感染蜜蜂，引發(fā)并發(fā)癥，加速蜜蜂的衰弱和死亡，危害往往比單一病害造成的損失嚴(yán)重得多，如意蜂爬蜂病就是很好的例證，除西蜂微孢子蟲(chóng)外，還有蜜蜂馬氏管變形蟲(chóng)(Mapighamoeba mellificae)、蜜蜂螺原體(Spiroplasma melliferum)，慢性麻痹病毒等多種病原復(fù)合感染而大量爬蜂死亡。

2 微孢子蟲(chóng)的侵染機(jī)制

2.1 孢子發(fā)芽侵染

微孢子蟲(chóng)有特殊的侵染方式。侵染過(guò)程可分為兩步，首先，孢子在特定條件下被活化，孢內(nèi)的極絲快速外翻彈出，孢原質(zhì)通過(guò)中空的極絲注入寄主細(xì)胞，此過(guò)程亦稱孢子發(fā)芽。后極泡，極膜層等孢內(nèi)結(jié)構(gòu)參與了此過(guò)程。其次，腦原質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)分裂繁殖，并成功地產(chǎn)生新孢子。大量體外實(shí)驗(yàn)表明，許多因子可激發(fā)孢子發(fā)芽，如pH的改變，干燥失水后再水化，高滲透壓，陰/陽(yáng)離子，紫外線，過(guò)氧化氫等處理，但不同微孢子蟲(chóng)所需的條件不同。

發(fā)芽前，首先是孢子膨大，這是由于孢子內(nèi)部滲透壓增大而引起極膜層和后極泡膨大。孢內(nèi)滲透壓增大的原因現(xiàn)有兩種看法：一種看法認(rèn)為，孢子壁上有特殊的跨膜水道，讓孢外的水進(jìn)入，使孢內(nèi)壓力增大，引發(fā)發(fā)芽。主要證據(jù)來(lái)自于對(duì)按蚊微孢子蟲(chóng)(N. algerae)的研究，此孢子有類(lèi)似CHIP28的水孔蛋白(aquaporin)，它能特異地?cái)y帶水穿過(guò)孢原質(zhì)膜。腦炎微孢子蟲(chóng)屬微孢子蟲(chóng)Encephalitozoon hellem孢原質(zhì)膜的超微結(jié)構(gòu)顯示其表面大量粗糙顆粒，可能就有水孔蛋白。從兔腦炎微孢子蟲(chóng)(En.cuniculi)的基因組中也預(yù)測(cè)到一個(gè)特殊水通道的功能基因，可能與產(chǎn)生向孢內(nèi)流動(dòng)的快速水流有關(guān)，這對(duì)極絲放射和孢原質(zhì)注入細(xì)胞都是非常重要。另一種看法認(rèn)為，孢內(nèi)海藻糖降解為葡萄糖和其他相關(guān)的代謝是引起孢內(nèi)壓力增大的重要原因。對(duì)按蚊微孢子蟲(chóng)的研究發(fā)現(xiàn)，孢子發(fā)芽后孢內(nèi)海藻糖濃度下降，葡萄糖上升，因此認(rèn)為海藻糖的降解使孢內(nèi)摩爾濃度上升，促使水分進(jìn)入孢內(nèi)，孢子內(nèi)壓上升。

此外，適當(dāng)濃度的離子、pH值改變等在發(fā)芽中的作用也不可忽視。如微孢子蟲(chóng)Spraguea lophii孢子體外發(fā)芽時(shí)，Ca2+進(jìn)入抱內(nèi)是活化發(fā)芽的重要條件，Ca2+的缺失會(huì)抑制孢子的發(fā)芽?？傊咦觾?nèi)部壓力的增高是孢子發(fā)芽的動(dòng)力源，在此壓力下，極絲從孢子壁最薄的部位—固定板處破殼而出，瞬間完成極絲外翻。極絲外翻時(shí)，極絲蛋白FTP3不斷地聚合生成并包裹于極絲外，同時(shí)極膜層進(jìn)入中空的極絲，后極泡膨大，不斷產(chǎn)生的壓力將極膜層和核壓入極管中，盡管極絲較細(xì)，但彈性很好，能允許比它更大的孢原質(zhì)團(tuán)快速通過(guò)。一般認(rèn)為，極絲通過(guò)瞬間放射時(shí)產(chǎn)生沖力刺穿細(xì)胞膜。

2.2 自發(fā)感染

西蜂微孢子蟲(chóng)等微孢子蟲(chóng)(Nosema)屬的孢子有二型現(xiàn)象。一種孢子較大，孢壁厚，極絲圈數(shù)多，較長(zhǎng)，稱長(zhǎng)極絲孢子，寄主排泄到環(huán)境中的主要是這類(lèi)孢子，有較強(qiáng)的抗逆性，亦稱為環(huán)境孢子(environmental spore)；另一種體型較小，孢子尾部常內(nèi)凹，孢壁薄，極絲圈數(shù)少，短，稱短極絲孢子。短極絲孢子在細(xì)胞內(nèi)發(fā)育成熟后，會(huì)自發(fā)發(fā)芽，可侵染所在細(xì)胞或相鄰細(xì)胞，稱之自感染孢子(autoinfection spore)。目前對(duì)短極絲孢子自發(fā)發(fā)芽的機(jī)理還不清楚。

2.3 依賴于細(xì)胞吞噬的感染

微孢子蟲(chóng)還有一種依賴于細(xì)胞吞噬的侵入機(jī)制，已在研究腦炎微孢子蟲(chóng)屬微孢子蟲(chóng) En.intestinalis和En.hemell的侵染過(guò)程發(fā)現(xiàn)。此前，在蓖麻蠶微孢子蟲(chóng)等的研究中發(fā)現(xiàn)有游走體可能是通過(guò)寄主細(xì)胞的內(nèi)吞或與寄主細(xì)胞膜融合而侵染，即二次感染體。但對(duì)這種侵染方式還有很多疑問(wèn)。

3 微孢子蟲(chóng)的細(xì)胞內(nèi)增殖與侵染特異性

蜜蜂微孢子蟲(chóng)生活周期與其他許多微孢子蟲(chóng)相似，孢原質(zhì)進(jìn)入寄主細(xì)胞后，開(kāi)始在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)無(wú)性繁殖，先后經(jīng)歷裂殖生殖和孢子生殖兩個(gè)階段。在裂殖階段，孢原質(zhì)轉(zhuǎn)變成裂殖體，再分裂成裂殖子之后進(jìn)入孢子生殖階段：形成母孢子，此時(shí)在其質(zhì)膜外層有電子致密物質(zhì)沉積；母孢子分裂一次形成兩個(gè)孢子母細(xì)胞，此時(shí)孢子內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐步形成，最終轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒戽咦?，成熟孢子再?gòu)钠屏鸭?xì)胞中釋放出來(lái)。由于對(duì)微孢子蟲(chóng)生活史的總結(jié)是來(lái)自于不連續(xù)的靜態(tài)的顯微觀察，對(duì)一些細(xì)節(jié)仍存在不同的看法。

寄主昆蟲(chóng)的腸道和細(xì)胞內(nèi)環(huán)境影響著微孢子蟲(chóng)的侵染特異性，相似的內(nèi)環(huán)境則可能存在著相似的微孢子蟲(chóng)寄生。如蝗蟲(chóng)微孢子蟲(chóng)(N. locustae)對(duì)90多種蝗蟲(chóng)均有感染性，家蠶微孢子蟲(chóng)(N. bombycis)對(duì)40多種鱗翅目昆蟲(chóng)均有感染性；而另一些微孢子蟲(chóng)有較強(qiáng)的侵染專一性和組織侵染特異性，如內(nèi)網(wǎng)蟲(chóng)屬微泡子蟲(chóng)(Endoreticulus)主要侵染中腸組織，西蜂微孢子蟲(chóng)主要侵染的也是中腸組織，偶有在血細(xì)胞等其他組織發(fā)現(xiàn)。在人工接種的情況下，西蜂微孢子蟲(chóng)能侵染中蜂，中蜂微孢子蟲(chóng)也能侵染西方蜜蜂，即兩種微孢子蟲(chóng)能交叉中蜂和西方蜜蜂。而我國(guó)許多地區(qū)兩種蜂同(區(qū))場(chǎng)飼養(yǎng)很常見(jiàn)。此外，西蜂微孢子蟲(chóng)經(jīng)人工接種還能感染熊蜂Bombus feridus，推測(cè)西蜂微孢子蟲(chóng)對(duì)蜜蜂科的其他昆蟲(chóng)可能存在更廣泛的感染性。

4 由孢子蛋白入手探索其侵染機(jī)制

孢子發(fā)芽是微孢子蟲(chóng)侵染的首要步驟。因此，理論上講，如果能找到安全的孢子發(fā)芽抑制方法，就可以阻斷侵染的發(fā)生。雖然已知不少外界因子(如K+、Na+離子等)能激發(fā)或抑制孢子發(fā)芽，但受生物內(nèi)環(huán)境限制而難于發(fā)揮作用。而孢子蛋白作為基因的產(chǎn)物，較為保守，可作為藥物的理想靶標(biāo)，這是人們熱衷于極絲蛋白等孢子蛋白研究的重要原因之一。

體外試驗(yàn)表明，兔腦炎微孢子蟲(chóng)(En. cuniculi)，En.intestinalis，En.hellem 3種孢子外孢壁的單抗能顯著抑制孢子對(duì)細(xì)胞的侵染率。表明，單抗可能中和了孢子表面的一個(gè)或更多的抗原決定簇，從而影響了孢子發(fā)芽，或孢子發(fā)芽了，但在細(xì)胞內(nèi)的增殖受到了影響，因?yàn)榇藛慰惯€能識(shí)別發(fā)育過(guò)程中的母孢子。另有研究表明，家蠶腸球菌(Enterococcus)的一種外分泌蛋白體能顯著抑制家蠶微孢子蟲(chóng)孢子體外發(fā)芽，抑制率達(dá)65.95％～70.08％。去除表面抗原的家蠶微孢子蟲(chóng)其致病性及發(fā)芽率明顯降低。說(shuō)明微孢子蟲(chóng)孢子表面有發(fā)芽關(guān)鍵蛋白，當(dāng)它們受到抑制(如抗體的中和)或破壞時(shí)，孢子發(fā)芽和侵染會(huì)受到顯著影響。通過(guò)固相雙向電泳技術(shù)對(duì)侵染性差異的家蠶微泡子蟲(chóng)蛋白的比較，已篩選到幾種可能與發(fā)芽相關(guān)的孢子表面蛋白，該研究小組正進(jìn)一步用單抗技術(shù)篩選孢子表面發(fā)芽關(guān)鍵蛋白，深入發(fā)芽關(guān)鍵蛋白的結(jié)構(gòu)、功能及表達(dá)等問(wèn)題將為揭示微孢子蟲(chóng)的發(fā)芽侵染機(jī)制和微孢子蟲(chóng)的防治打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

引自《中國(guó)養(yǎng)蜂》2005，56（12）