布魯氏菌（Brucella）的脂多糖（LPS） 是其細(xì)胞壁外膜的主要成分，也是引發(fā)宿主免疫反應(yīng)的關(guān)鍵致病因子和抗原物質(zhì)。在牛羊布魯氏菌病的診斷、免疫機(jī)制研究及疫苗開發(fā)中，LPS 具有不可替代的地位。以下從其生物學(xué)特性、真核 / 原核表達(dá)特點及應(yīng)用價值展開解析：

1. 分子結(jié)構(gòu)
   布魯氏菌 LPS 屬于光滑型 LPS（S-LPS），由三部分共價連接組成：

   • O - 抗原多糖鏈（最外層）：由重復(fù)的四糖單位（如鼠李糖、甘露糖等）組成，是布魯氏菌血清型分類的核心依據(jù)（如牛種布魯氏菌主要為 A 抗原，羊種為 M 抗原，A:M 比例差異決定血清型）；
   • 核心多糖：連接 O - 抗原與脂質(zhì) A，含保守的己糖和庚糖結(jié)構(gòu)；
   • 脂質(zhì) A（內(nèi)層，錨定于外膜）：由磷酸化的葡萄糖胺二糖和脂肪酸鏈組成，是 LPS 毒性的主要來源，可激活宿主 TLR4 信號通路引發(fā)炎癥反應(yīng)。

2. 免疫原性與致病性

   • 免疫原性：O - 抗原是布魯氏菌最主要的保護(hù)性抗原之一，感染牛羊后可誘導(dǎo)產(chǎn)生高效價的特異性抗體（IgM 先出現(xiàn)，隨后轉(zhuǎn)為 IgG，持續(xù)數(shù)月至數(shù)年），是傳統(tǒng)血清學(xué)診斷的核心靶標(biāo)；
   • 致病性：脂質(zhì) A 可刺激宿主細(xì)胞釋放 TNF-α、IL-6 等炎癥因子，引發(fā)發(fā)熱、組織損傷等病理反應(yīng)，也是布魯氏菌逃避宿主免疫清除的重要機(jī)制（通過抑制吞噬細(xì)胞的殺菌功能）。

LPS 是細(xì)菌自身合成的復(fù)雜糖脂類物質(zhì)，無法通過傳統(tǒng)基因工程（原核 / 真核表達(dá)系統(tǒng)）直接表達(dá)，其制備依賴于細(xì)菌培養(yǎng)后的提取純化，原因如下：

• LPS 的合成涉及數(shù)十種酶的協(xié)同作用（如糖基轉(zhuǎn)移酶、脂質(zhì)合成酶），且需通過細(xì)菌內(nèi)膜 - 外膜的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)組裝，無法在單一表達(dá)系統(tǒng)中重建完整合成路徑；
• O - 抗原的糖鏈長度和修飾（如乙酰化）具有菌株特異性，人工表達(dá)難以模擬天然結(jié)構(gòu)。

常規(guī)提取方法：

1. 熱酚 - 水法：通過苯酚與熱水的分層萃取，分離 LPS（溶于水相）與蛋白質(zhì)（溶于酚相），適用于大規(guī)模制備；
2. 超速離心法：利用 LPS 的密度差異（約 1.4 g/cm3），通過蔗糖密度梯度離心純化，純度更高但產(chǎn)量較低；
3. 去垢劑法：用 Triton X-114 等去垢劑裂解細(xì)菌，選擇性沉淀 LPS，操作簡便但可能殘留去垢劑影響活性。

1. 血清學(xué)診斷

   • 基于 LPS 的檢測方法是目前基層最常用的診斷手段，包括： 
     • 虎紅平板凝集試驗（RBPT）：以 LPS 為抗原，快速篩查抗體陽性個體，敏感性高（約 90%）但特異性較低（因與其他革蘭氏陰性菌 LPS 存在交叉反應(yīng)）；
     • 試管凝集試驗（SAT）：定量檢測抗體效價，用于確診和疫情評估，依賴 LPS 的完整抗原性；
     • ELISA：以純化 LPS 包被酶標(biāo)板，檢測特異性 IgG 抗體，靈敏度和特異性優(yōu)于凝集試驗，但仍需注意交叉反應(yīng)（如與大腸桿菌 O157 的交叉率約 5%）。

2. 疫苗研發(fā)的雙刃劍

   • 傳統(tǒng)布魯氏菌疫苗（如牛種 S19 株、羊種 Rev.1 株）均為光滑型菌株，其保護(hù)力主要依賴 LPS 誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)，但存在缺陷： 
     • 疫苗免疫后會產(chǎn)生抗 LPS 抗體，與自然感染難以區(qū)分，干擾疫情監(jiān)測；
     • LPS 的毒性可能導(dǎo)致接種動物發(fā)熱、流產(chǎn)（尤其是孕畜）。
   • 新型疫苗研發(fā)趨勢：開發(fā)粗糙型菌株疫苗（如 RB51 株），其 LPS 缺失 O - 抗原，可避免誘導(dǎo)抗 O - 抗原抗體，解決鑒別診斷問題，但保護(hù)力略低于光滑型疫苗，需與其他抗原（如 BP26、Omp16）聯(lián)合使用。

3. 致病機(jī)制研究

   • LPS 是布魯氏菌入侵宿主的關(guān)鍵因子：其 O - 抗原可與宿主細(xì)胞表面的糖受體（如巨噬細(xì)胞的甘露糖受體）結(jié)合，促進(jìn)細(xì)菌黏附與內(nèi)化；
   • 脂質(zhì) A 通過激活 TLR4-NF-κB 通路引發(fā)炎癥反應(yīng)，同時抑制中性粒細(xì)胞的趨化作用，幫助細(xì)菌在巨噬細(xì)胞內(nèi)存活繁殖，解析這一機(jī)制可為抗炎藥物開發(fā)提供靶點。

1. 交叉反應(yīng)問題
   光滑型 LPS 的 O - 抗原與某些腸道菌（如沙門氏菌、大腸桿菌）存在共同抗原決定簇，導(dǎo)致診斷假陽性。解決方案：

   • 純化 O - 抗原的特異性片段（如羊種布魯氏菌的 M 抗原獨特四糖），降低交叉反應(yīng)；
   • 聯(lián)合檢測 LPS 與 BP26 抗體：LPS 抗體陽性 + BP26 抗體陽性可判定為自然感染，僅 LPS 陽性可能為疫苗免疫或交叉反應(yīng)。

2. 標(biāo)準(zhǔn)化制備
   不同菌株、不同提取方法獲得的 LPS 在純度、糖鏈結(jié)構(gòu)上差異較大，導(dǎo)致診斷試劑批次間穩(wěn)定性差。需建立：

   • 統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)菌株（如羊種 16M 株、牛種 544 株）作為 LPS 來源；
   • 標(biāo)準(zhǔn)化提取工藝（如熱酚 - 水法 + 超濾純化），確保 LPS 的 O - 抗原完整率 > 90%。

布魯氏菌 LPS 作為細(xì)菌的核心抗原和致病因子，在牛羊布魯氏菌病的診斷和傳統(tǒng)疫苗中發(fā)揮著不可替代的作用，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性限制了人工表達(dá)，只能依賴細(xì)菌提取。未來需通過純化工藝優(yōu)化和聯(lián)合檢測策略，克服交叉反應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)化問題，同時結(jié)合新型疫苗研發(fā)（如 LPS 與蛋白抗原的融合疫苗），進(jìn)一步提升防控效果。