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1 中国畜牧兽医! " # 猪源大肠杆菌脂多糖的提取 纯化及活性分析 冯 将 王玉坤 魏玉好 易 琼 王 鲁 鲜思美 贵州大学动物科学学院 贵阳 贵州大学生化工程中心 贵阳 摘 要 为了从猪源大肠杆菌中获得纯度高 产率高的脂多糖,)),-8'/'7%8 并评价其毒力 本试验采集仔猪腹泻粪便作为病料 进行细菌分离鉴定和 7!"# 鉴定 采用热酚水法提取细菌的 通过!"'8% "'8%# 蛋白酶 5 和醇沉法对 进行纯化 通过苯酚硫酸法 &7'47 法和紫外分光光度法测定 多糖 蛋白及核酸含量 鲎试剂定量法测定其活性 采用小鼠急性毒性试验方法测定小鼠半数致死量! 结果显示 分离获得一株具有高致病性的猪源大肠杆菌 纯化的猪源大肠杆菌 平均产率为 > 其中多糖含量为 > 蛋白含量为 > 核酸含量为 > 主要条带集中在. 范围内 鲎试剂定量法测定其活性为 +1 提取 对小鼠的! 为 1 1 该猪场仔猪腹泻是由致病性大肠杆菌引起 获得其毒力因子 纯度高 产率高 毒力强 这将为临床防制猪大肠杆菌病及 提取纯化提供理论依据 关键词 大肠杆菌 提取纯化 脂多糖 急性毒性试验中图分类号 文献标识码 # 文章编号 * %&))#) );)**""4' '*" -$"( '# % '%$% ")$ (,.$ B #"% & ## 6(! &0 #!3!6(# /"))7%70(0' /1/%7).70-' /1/-%,48,'0%47 3 # ## ' % ',.'0%08 7.,%%%: 7% % 04'77/%')1,%09'8,% 0%'8)'0/,1 ',8' ),%84 9/ /8 %807' 843 # ## 9%7%8,'0%' % 04%# 4.70/%7 7%'807' 4 3 # ## 9'8' ;.7%(- 7!"#% 04 '0 6/%47 0/8807' 43 # #- # 9'88,'0%90/0/%/0)/%,9'0%7 %0/' ).74%(-!"'8% "'8%#)7 0% '8%507%'0 % 0' ', /,)7% )0'0 6/%),-8'/'7%)70% '.,% ' 0% 04).74% 9%7%%0% 0%(-)/%,8.,4.7 ' %0/&7'47 %0/' A ) 088)% 07)/0 %07%0/# 08(' 0 0-' '.0% %',%0/',8%9'8%0%7 '0%(-0' /-),%.8' %( -0%,-8'0%6#%0/' '.0%0: 0-%:)%7 % 0 %0/7% 8)% 0 %,-6/%7%8.,088/9%0/'0'807' 4/1/,-)'0/1%3 # ## 9'88.%884.,,-8,'0%6/%' %7'1%-%,4).74%9'8>0/%)7)70 40/%),-8'/'7% 9'8 >0/%)70% 9'8 >' 0/%.,% ' 9'8>!#$+%,% 07)/7% 88' 8, %780' 8/9%0/'00/%(' 89%7% ',-% 07'0% 0/%7' 1%40. 6/% # (' /%)7%)'7%9'8 +1! 40/%.8%'(', ' 0-9'81 16/%7%8.,087% %',%0/'00/%'77/%')1,%08 0/%4'7 9'8 '.8%(- )'0/1%3 # ## ).74%47 0/8807' 43 # ## /'0/%' ' 0'1%8 收稿日期 ** 基金项目 国家自然科学基金项目 贵州省科技厅 省农科院联合基金项目 黔科合 3 字 贵州省科学技术基金项目 黔科合 3 字 贵州省动物疫病防控与兽医公共卫生保障科技创新人才团队 黔科合人才团队 作者简介 冯 将 ** 男 贵州石阡人 硕士生 研究方向 预防兽医学 + ',4% 1 ' 11 通信作者 鲜思美 * 女 贵州遵义人 博士 副教授 研究方向 兽医公共卫生学 + ',:' 8 %

2 期 冯 将等 猪源大肠杆菌脂多糖的提取 纯化及活性分析 * 4/1/%7).70-/1/-%,' ,%%9/ /9.,)7 %0/%7%0 ','0'47,', )7% % 0 ' 07%'0 % 04'77/%')1,%08 0$*."3 # ## 8,'0 ' ).74 '0,)),-8'/'7%'.0%0: 0-0%80 仔猪大肠杆菌病是一类多发性 致死性肠道传染病 是导致仔猪死亡率高的主要原因 也是猪场中最 为常见的长期困扰养猪业的传染病之一 因其毒力因子 黏附素 定植因子 内毒素 外毒素 类志贺毒素 大肠杆菌素等 不同引起不同的病理过程 内毒素为细胞壁外膜中的脂多糖,)),-8'/'7%8 是主要致病因素之一 主要引起宿主发热 内皮细胞 的损伤 多器官功能衰竭 脓毒症休克甚至死亡 的提取 纯化方法很多 不同提取纯化方法对 的产率 纯度和生物活性有很大影响 目前提取 的热酚水 法 $',' 88** 的苯酚 氯仿 石油醚法 但在 提取过程中存在蛋白 核酸污染 可能影响下游其他研究与应用 为了获得纯度高 产率大 生物活性好的 本试验从临床病料中分离到一株猪源大肠杆菌 采用热酚水法及酶解法对其 进行提取纯化 分析其活性并评价其毒力 这将进一步为该菌 的生物活性和致病机理奠定基础 材料与方法 1 病料采集及试验动物 从贵州省某猪场无菌采集有腹泻症状的病猪粪便和肠道内容物 作为待检病料 级昆明小白鼠 雌雄各半 体重 1 1 购自解放军第三军医大学实验动物中心 1 主要试剂及仪器 肠杆菌科细菌生化鉴定管购自杭州微生物试剂有限公司!!"# '7 %7 购自康为试剂有限公司 "'8%# 购自 $%%9 公司 +$ 购自 #,' 公司 透析袋! 考马斯亮蓝 牛血清白蛋白 & # 和!"'8% 均购自,'7( 公司 凝胶配制试剂盒购自博士德生物公司 " 购自 1 ' 公司 鲎试剂 批号 细菌内毒素检查用水 批号 均购自湛江博康海洋生物有限公司 细菌内毒素标准品 由中国食品药品检定研究院提供 6 6/%7 ', -,%7 温度梯度 仪 $%,! 凝胶成像系统均购自 & ' 公司 冷冻干燥机 '( 7%% 2 % ),.8 购自 '( 公司 细菌内毒素测定仪 型号 &+6 # 购自天津市天大天发科技有限公司 1 引物设计与合成 1 等合成 对大肠杆菌 7!"# 引物 引物序列为 上游引物 =#$#$666 $#66$$ 6 #$ = 下游引物 =6# $ $ 6#66$66# $# 66 = 预期扩增片段长度为 () 引物由上海英骏生物科技有限公司合成 1 病原菌分离鉴定将采集的病料直接涂片 干燥 革兰氏染色 镜检 观察结果 同时接种在普通琼脂培养基上 恒温培养 / 观察菌落生长状况 挑选符合大肠杆菌生长特性的菌落接种于麦康凯琼脂 伊红美蓝琼脂 恒温培养 / 观察结果 再挑取表面光滑 边缘整齐 灰白色 半透明的单个微隆起小菌落 划线接种于肉汤中 在 恒温培养 / 根据培养特性和镜检结果 将分离所得菌株采用肠杆菌科细菌微量生化鉴定管 参照伯杰氏细菌 鉴定手册进行试验 参考文献方法 选择大肠杆菌 7!"# 进行种属鉴定 经鉴定选出的分离菌接种于普通肉汤培养物中 培养 / 调整菌浓度 调整 4 值固定为 取健康 级小鼠 只 雌雄各半 随机分为试验组和对照组 每组 只 试验组腹腔注射培养液 只 对照组腹腔注射灭菌生理盐水 只 观察并记录小鼠发病及死亡情况 1 4, 提取与纯化 * 病原菌 的提取方法参照热酚水法 并进行了改进 将初始 4 值为 过夜培养的菌液转接到 & 培养液中 7 震荡培养至 4 为 然后 7 离心 收集菌体 用磷酸缓冲液洗涤菌体两次 沉淀称取湿重 加入倍体积的去离子水悬起细菌 反复冻融 次 冰上超声 加入等体积 *> 苯酚溶液于 震荡混合 冰上冷却 7 离心 收集上层水相 下层酚相加入等量去离子水重复抽提 次 合并两次水相再加苯酚重复抽提 次 收集所有水相置于透析袋中 流水透析 / 蒸馏水透析 / 每 / 换一次水 经冷冻干燥得到 粗提的样品 取

3 * 中 国 畜 牧 兽 医 卷 的, 6783 )3 复溶 加终浓度为 1 的!"'8% 和 1 "'8%# 消化过夜 而后加入终浓度为 1 的蛋白酶 5 作用 / 加入水饱和酚 混匀 7 离心 取上清液 置于透析袋中蒸馏水透析 / 每 / 换一次水 浓缩透析袋中溶液 加入 倍体积 * > 乙醇 过夜沉淀 7 离心 冷冻干燥称重 保存备用 14, 成分测定 蛋白含量测定 采用 &7'47 法测定蛋白含量 分别取 1 & # 溶液 装入试管 用去离子水溶液补至 分别加入 考马斯亮蓝 摇匀 后用酶标仪检测 4 * 值 重复 次 取平均值绘制标准曲线 另取 样品加入 * 去离子水 按上述方法 检测 4 * 值 重复 次 取平均值 利用标准曲线方程计算出样品蛋白含量 多糖含量测定 采用苯酚 硫酸法测定 糖含量 分别取 1 葡萄糖溶液 装入试管 用去离子水补至 每管加入 > 苯酚溶液 再加入 浓硫酸 摇匀 沸水浴 取出流水冷却至室温 用酶标仪检测 4 * 值 重复 次 取平均值绘制标准曲线 另取 样品加入 * 去离子水 按上述方法 检测 4 * 值 重复 次 取平均值 利用标准曲线方程计算出样品多糖含量 核酸含量测定 利用! 核酸蛋白检 测仪检测纯化的 样品 4 值 并计算其含量 1,,7+% 电泳及银染 参考文献方法 对提取的 进行! #$+ 电泳 电泳结束后将凝胶取出进行银染 染色结束后进行拍照 分析 13 鲎试剂定量法测定 4, 活性 将内毒素标准品稀释成 + 个浓度梯度 内毒素检查用水作空白对照 参照定量法鲎试剂使用说明书操作方法 于细菌内毒素测定仪中自动采集数据 参照说明书所述方法计算出 的活性 1 急性毒性试验评价其毒力 按照改良寇氏法 用预试验确定! 与! 在此剂量区间范围内设置 个剂量组 每个剂量组随机取 只小鼠 雌雄各半 将商品化 与提取的 按不同浓度梯度剂量对小鼠进行腹腔注射给药 按每只小鼠的体重计算给药量 1 求出! 和 * > 可信区间 结 果 1 病原菌分离鉴定结果病料划线在普通琼脂平板上生长出光滑 灰白 湿润 圆形 边缘整齐 稍有隆起的菌落 在麦康凯琼脂平板上形成红色菌落 在伊红美蓝琼脂平板上形成黑色带金属光泽的菌落 经涂片 革兰氏染色 镜检 可见革兰氏阴性 散在或成对存在 两端略显钝圆的中等大小杆菌 图 # 普通琼脂培养基 & 麦康凯培养基 伊红美蓝培养基! 分离株革兰氏染色 # '1'7.,0.7% %. & #.,0.7% %.+ &.,0.7% %.!$7' 80'148,'0% 807' 8 图 分离株菌落形态 *('-*")$ ")" 分离株发酵葡萄糖 棉子糖 山梨醇 木糖 蛋白胨水 赖氨酸结果呈阳性 不发酵侧金盏花醇 硫化氢 苯丙氨酸 葡萄糖磷酸盐 葡磷胨水 枸橼酸盐 尿素 半固体琼脂 鸟氨酸呈阴性 参照伯杰氏细菌鉴定手册 符合大肠杆菌的生化特性 表

4 期 冯 将等 猪源大肠杆菌脂多糖的提取 纯化及活性分析 * 表 生化鉴定结果! / $ $"# )/ -$()$")" 生化试验 结果 生化试验 结果 & /%',0%808 %8.,08 & /%',0%808 %8.,08 硫化氢 3 枸橼酸盐 07'0% 苯丙氨酸 /% -,','% 尿素 7%'8% 葡萄糖酸盐 $,.'0% 半固体 % 8, %. 蛋白胨水 %)0 %9'0%7 葡萄糖 $,. 8% 葡磷胨水 A 赖氨酸 -8 % 鸟氨酸 <7 0/ % 侧金盏花醇 # 0, 棉子糖 '4 8% 木糖 $,. :-,8% 山梨醇 7(0, 阳性 阴性 80 % "%1'0 % 1 病原菌的, 扩增 测序及致病性试验结果 提取菌液!"# 进行 7!"# 扩增 经 > 琼脂糖凝胶电泳分析 得到大小约 () 片段 图 与预期结果相符 回收目的片段进行测序 测序结果与 $% &' 中大肠杆菌序列进行比对 同源性达 **> 以上 即分离株为大肠杆菌 试 验组经腹腔注射菌液后均表现出了明显的临床症状 主要有精神沉郁 弓背 被毛松乱 昏睡等症状 小鼠在 / 陆续死亡 死亡率达 > 空白对照组无异常 病死小鼠肝脏和脾脏肿大 充血 取肝脏分离细菌 鉴定结果为大肠杆菌 由此证明本次分离株为致病性大肠杆菌!!"# '7 %7 阴性对照 7!"#!!"# '7 %7"%1'0 %07, 7!"# 图, 扩增结果 $"# ), /* 14, 提取与纯化结果通过 7 培养 / 收集菌体湿重为 1 提取纯化的 为 1 产率为 > 14, 蛋白含量以 & # 制作标准曲线 其方程式为 -D : D*** 将所测样品的 4 * 平均值代入方程 从标准曲线中得出样品中蛋白浓度为 1 通过计算得出纯化的 中蛋白含量为 > 图

5 * 中 国 畜 牧 兽 医 卷 图, 标准曲线,)# ;$, 1 4, 多糖含量 硫酸 苯酚法测定多糖含量 以 1 葡萄糖为标准品制作标准曲线 其方程式为 -D: D** 将所测样品的 4 * 平均值代入方程 得出多糖浓度为 1 纯化的 中多糖含量为 > 图 图 葡萄糖标准曲线,)# ;$ # "$ 14, 核酸含量! 核酸蛋白检测仪测得核酸浓度为 *1 通过计算得出核酸含量为 > 1,,7+% 电泳和银染结果对猪源大肠杆菌 进行!#$+ 电泳 银染 结果见图 由图可知 提取 纯化的 条带分布在. 之间 且有特异性的 < 抗原指纹条带 表明该菌株的 含有由不同数量的重复性糖单元组成的 < 抗原结构

6 期 冯 将等 猪源大肠杆菌脂多糖的提取 纯化及活性分析 * 蛋白质分子质量标准 1 ' 70% '7 %7 1 ' 图 脂多糖银染图 4' '*" -$.)-" ;$ ") 134, 活性测定结果 以内毒素标准品绘制标准曲线 结果见图 其 次测定样品的平均值代入标准曲线求得样品 活性为 +1 方程式为,16D,1 D* 将 图 内毒素标准曲线,)# ;$$) & 1 急性毒性试验通过腹腔注射染毒 连续观察 1 ' 与提取 腹腔注射小鼠死亡情况见表 根据改良寇氏法计算小鼠腹腔注射染毒! 其 1 '! 为 * 1 1* > 可信区间为 * 1 1 提取! 为 1 1* > 可信区间为 * * 1 1

7 * 中 国 畜 牧 兽 医 卷 表 急性毒性试验小鼠死亡结果! / $ $$ )- #)$) &)*)$") 1 1 剂量!8% 1 1 * 1 ' 讨 论大肠杆菌是自然界普遍存在的一类细菌 除了存在于肠道正常菌群中的大肠杆菌对动物没有致病性外 其他各种血清型大肠杆菌均可导致动物发病 幼龄动物以发生腹泻为主 对成年动物多发生局部感染 严重的发生全身感染形成败血症导致死亡 本试验通过形态 生理生化 7!"# 扩增及序列分析试验证实分离得到一株大肠杆菌 致病性试验证实该大肠杆菌具有极强的致病性 是革兰氏阴性菌细胞膜的重要组成部分 是主要致病因素之一 大剂量 可引起内皮细胞的损伤和屏障功能的改变 导致呼吸道疾病 发热 低血压 脓毒性休克甚至死亡 而微量 能活化单核巨噬细胞系统 促进细胞因子释放 促进补体的活化和抗体的产生 对特异性免疫反应具有调节作用 如抗肿瘤作用 增强机体特异性抵抗力 等 的提取主要有酚水法 酯抽提法 三氯乙酸提取法 水抽提法 吡啶抽提法 酚 氯仿 石油醚法 异丁醇抽提法和! 抽提法 目前国内外报道的主要有 种 三氯乙酸法 酚水法和酚 氯仿 石油醚法 不同的提取纯化方法对 的产率 纯度和生物活性有很大的影响 绳秀珍 等通过酚 氯仿 甲醇法 乙醇 酚水法和传统热酚水法 种不同方法提取海分枝杆菌 腹腔注射大鼠体内比较发现 传统热酚提取的 免疫 原性强于其他两种方法 康洁通过改良热酚水法 超声波处理法和煮沸法 种不同方法提取大肠杆菌 免疫草鱼发现 热酚法提取的 浓度和免疫活性也高于其他两种方法 等于 * 年提出 并由.%70,'7 % 等在此后做了改进 由于酚水法提取的 产量较高 操作简单而 * 被广泛用于 的提取 因此本试验采取酚水法提取猪源大肠杆菌 其产率为 > 高于宋宏 新等 > 刘红亮等 > 的报道 在 提取过程中存在的污染物质影响下游免疫学和生物学试验 潜在的污染物质包括荚膜多 糖 核酸及蛋白 特别是外膜蛋白与 具有高亲 * 和性 为了有效去除污染物质 目前多采用酶解法降解其蛋白和核酸 国内不少试验研究中利用 不溶于乙醇 丙酮 乙醚等有机溶剂的特性使 沉淀 以去除杂质获得低蛋白的 由于无水乙醇化学性质温和且易挥发 不会损坏 提取物的活性 也不会干扰 致病性试验研究 本试验采用 倍 * > 的乙醇 纯化 检测方法有家兔热原试验法 鲎试剂法 免疫学法 生物学法 化学发光法 流式细胞术及高 效液相色谱等方法 但目前而言 鲎试剂法灵敏度高 假阳性少 耗费的试剂量少 且设备简单 试验时间短 为检测内毒素的最好方法 同时银染法也是一种灵敏度极高的染色方法 不仅广泛应用于蛋白质 核酸等的染色 也应用于多糖类物质的染色 是 检测的经典方法 具有高敏感性 本试验银染结果出现 的特征性条带 主要分布在. 之间 采用鲎试剂定量法测定提取 的活性为 +1 1 ' 公司市售的 的活性为 +1 以上 本试验提取的 符合市售标准 同时对提取的 和 1 ' 公司的 进行急性毒性试验比较 结果表明提取的! 1 1 毒力强于 1 ' 公司的! * 1 1 表明提取的 生物活性好 具有很强的毒力 为该菌 的生物活性和致病机理研究奠定基础 结 论本试验通过临床样本成功分离到一株高致病性猪源大肠杆菌 证实该猪场仔猪腹泻是由致病性大肠杆菌引起 采用热酚水法及酶解法对其 进行提取纯化 获得了纯度高 产率高 生物活性好 毒力强的 这将为该菌 的生物活性和致病机理研究奠定基础 参考文献 马增军 芮 萍 逯春香 等 猪源肠外致病性大肠

8 期 冯 将等 猪源大肠杆菌脂多糖的提取 纯化及活性分析 ** 杆菌的分离与鉴定? 中国人兽共患病学报 0798 '6 ','5 5&'/?'98 '5 %0', )),-8'/'7%8-0%8'07 : %'4% 08% 7%0 4)780'1,'8',%. 07% %8 (-(% ''7-1,'.7 1%:)%7 % 0',-. % '8008(( ' (!? 4!#- 3# *** 5'('!7 /7% ',' ',-884, )),-8'/'7%847 17'%1'0 %(' 0%7'? 0 - #! 1 B.?+ 0: %4.0 ' 7% 1 0? 0 #! 杨成兰 罗 薇 刘内生 等 丙型副伤寒沙门氏菌脂多糖提取纯化及活性分析? 中国畜牧兽医 % ' ' # 7'4'7"6'('77'%&%0',+: 07' 0 ).74 '0 '/'7' 0%7 '0 4,)),-8'/'7%47 3 # ## '! *? (#1" #0!#- 1 3%',%957'.8%!<%0',,%.,'7 /'7' 0%7 '0 40/%7(',8)% %80/'0,% /. ',%',',. 8'( !"#8% ;.%%' ',-88? 1** "# * 李 鹏 藏猪源大肠杆菌和肠球菌耐药性调查及其耐药机制的研究! 北京 中国农业大学 * 9%,! # /'4%7 #%0',7% %, 18' %, %8.7',807'0%1-47(' 0%7'? #!,! # ##!!!! 1? 1 2%0', ' /'7' 0%7 '0 4' 3 # ##.0' 0)7. 15,)#? " 4 12@' 1? % $%0',4,.%%4 7%,1 8'/'7%4,)),-8'/'7%0.0%7 % (7' % (%/' 74 3 # ##? " 4 * 2/' 16'$%0', /'7' 0%7 '0 4,) # #!%6%? 3*1 1 B.?+ 0: 8 )),-8'/'7 %8417'%1'0 %(' 0%7'? -# 0 - #! '%0 3@/04%,)),-8'/'7%% 0: 8? 0 #! 翟如英 # 抗逆性的研究及其脂多糖的结构解析! 南京 1 B.?.74 '0 '/'7' 0%7 '0 4, )),-8'/'7%8? 0 #! 绳秀珍 孟 鹏 徐晓丽 等 从许氏平 体表分离海分枝杆菌的鉴定及其脂多糖的抗原性分析? 水产学报 康 洁 种方法提取大肠杆菌 3&# 脂多糖的比较? 中国农学通报 * 夏小成 刘晓颖 布鲁氏杆菌 抗原制备及其免疫原性测定? 特产研究 * 宋宏新 刘晓阳 李 宏 改良热酚水法制备大肠杆菌 < 3 脂多糖抗原的研究? 食品科学 刘红亮 陈学忠 李克生 等 肠出血性大肠杆菌 <3 脂多糖抗原的提取鉴定及间接 +# 法的建立? 中国人兽共患病学报 郭 萌 李冠民 黄清泉 细菌内毒素研究进展? 中国实验动物学报 ** 徐先栋 谢珍玉 王世锋 等 脂多糖快速银染检测方法的改良? 生物技术通报 * ** 责任编辑 董晓云

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