摘要：蜂微孢子蟲病是蜜蜂的檢疫性病害，該病嚴重阻礙了蜂群的生產繁殖。微孢子蟲孢子侵入寄主細胞有3種方式：發芽侵染、自發感染、細胞內吞感染，又以發芽侵染為主。微孢子蟲孢子表面蛋白與孢子發芽密切有關，找到孢子表面發芽關鍵蛋白將有助于揭示微孢子蟲的侵染機制。

關鍵詞：微孢子蟲；發芽

微孢子蟲(Microsporidia)是專性細胞內寄生的單細胞真核生物。1998年，Cavalier-Smith根據微孢子蟲蛋白等分子分類研究結果，將其從原生動物界(Protozoa)移入菌物界(Fungi)的Eomycota亞界。已報道的微孢子蟲有144個屬1200多種，幾乎在所有動物中都可發現它的蹤跡，但昆蟲是最大的寄主類群。蜂微孢子蟲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與感染西方蜜蜂的微孢子蟲不同。

1 微孢子蟲對蜜蜂的危害

無論在東方蜜蜂還是西方蜜蜂中，微孢子蟲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養不良、體質下降、壽命縮短、產量下降、蜂王損失等危害不僅造成蜂群衰亡，使生產和繁殖均受影響，而且因授粉能力下降而帶來的農業損失難以估量。蜂微孢子蟲往往與其他病原微孢子蟲一起感染蜜蜂，引發并發癥，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重得多，如意蜂爬蜂病就是很好的例證，除西蜂微孢子蟲外，還有蜜蜂馬氏管變形蟲(Mapighamoeba mellificae)、蜜蜂螺原體(Spiroplasma melliferum)，慢性麻痹病毒等多種病原復合感染而大量爬蜂死亡。

2 微孢子蟲的侵染機制

2.1 孢子發芽侵染

微孢子蟲有特殊的侵染方式。侵染過程可分為兩步，首先，孢子在特定條件下被活化，孢內的極絲快速外翻彈出，孢原質通過中空的極絲注入寄主細胞，此過程亦稱孢子發芽。后極泡，極膜層等孢內結構參與了此過程。其次，腦原質在細胞內分裂繁殖，并成功地產生新孢子。大量體外實驗表明，許多因子可激發孢子發芽，如pH的改變，干燥失水后再水化，高滲透壓，陰/陽離子，紫外線，過氧化氫等處理，但不同微孢子蟲所需的條件不同。

發芽前，首先是孢子膨大，這是由于孢子內部滲透壓增大而引起極膜層和后極泡膨大。孢內滲透壓增大的原因現有兩種看法：一種看法認為，孢子壁上有特殊的跨膜水道，讓孢外的水進入，使孢內壓力增大，引發發芽。主要證據來自于對按蚊微孢子蟲(N. algerae)的研究，此孢子有類似CHIP28的水孔蛋白(aquaporin)，它能特異地攜帶水穿過孢原質膜。腦炎微孢子蟲屬微孢子蟲Encephalitozoon hellem孢原質膜的超微結構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(En.cuniculi)的基因組中也預測到一個特殊水通道的功能基因，可能與產生向孢內流動的快速水流有關，這對極絲放射和孢原質注入細胞都是非常重要。另一種看法認為，孢內海藻糖降解為葡萄糖和其他相關的代謝是引起孢內壓力增大的重要原因。對按蚊微孢子蟲的研究發現，孢子發芽后孢內海藻糖濃度下降，葡萄糖上升，因此認為海藻糖的降解使孢內摩爾濃度上升，促使水分進入孢內，孢子內壓上升。

此外，適當濃度的離子、pH值改變等在發芽中的作用也不可忽視。如微孢子蟲Spraguea lophii孢子體外發芽時，Ca2+進入抱內是活化發芽的重要條件，Ca2+的缺失會抑制孢子的發芽。總之，孢子內部壓力的增高是孢子發芽的動力源，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，極絲蛋白FTP3不斷地聚合生成并包裹于極絲外，同時極膜層進入中空的極絲，后極泡膨大，不斷產生的壓力將極膜層和核壓入極管中，盡管極絲較細，但彈性很好，能允許比它更大的孢原質團快速通過。一般認為，極絲通過瞬間放射時產生沖力刺穿細胞膜。

2.2 自發感染

西蜂微孢子蟲等微孢子蟲(Nosema)屬的孢子有二型現象。一種孢子較大，孢壁厚，極絲圈數多，較長，稱長極絲孢子，寄主排泄到環境中的主要是這類孢子，有較強的抗逆性，亦稱為環境孢子(environmental spore)；另一種體型較小，孢子尾部常內凹，孢壁薄，極絲圈數少，短，稱短極絲孢子。短極絲孢子在細胞內發育成熟后，會自發發芽，可侵染所在細胞或相鄰細胞，稱之自感染孢子(autoinfection spore)。目前對短極絲孢子自發發芽的機理還不清楚。

2.3 依賴于細胞吞噬的感染

微孢子蟲還有一種依賴于細胞吞噬的侵入機制，已在研究腦炎微孢子蟲屬微孢子蟲 En.intestinalis和En.hemell的侵染過程發現。此前，在蓖麻蠶微孢子蟲等的研究中發現有游走體可能是通過寄主細胞的內吞或與寄主細胞膜融合而侵染，即二次感染體。但對這種侵染方式還有很多疑問。

3 微孢子蟲的細胞內增殖與侵染特異性

蜜蜂微孢子蟲生活周期與其他許多微孢子蟲相似，孢原質進入寄主細胞后，開始在細胞質內無性繁殖，先后經歷裂殖生殖和孢子生殖兩個階段。在裂殖階段，孢原質轉變成裂殖體，再分裂成裂殖子之后進入孢子生殖階段：形成母孢子，此時在其質膜外層有電子致密物質沉積；母孢子分裂一次形成兩個孢子母細胞，此時孢子內部結構逐步形成，最終轉變為成熟孢子，成熟孢子再從破裂細胞中釋放出來。由于對微孢子蟲生活史的總結是來自于不連續的靜態的顯微觀察，對一些細節仍存在不同的看法。

寄主昆蟲的腸道和細胞內環境影響著微孢子蟲的侵染特異性，相似的內環境則可能存在著相似的微孢子蟲寄生。如蝗蟲微孢子蟲(N. locustae)對90多種蝗蟲均有感染性，家蠶微孢子蟲(N. bombycis)對40多種鱗翅目昆蟲均有感染性；而另一些微孢子蟲有較強的侵染專一性和組織侵染特異性，如內網蟲屬微泡子蟲(Endoreticulus)主要侵染中腸組織，西蜂微孢子蟲主要侵染的也是中腸組織，偶有在血細胞等其他組織發現。在人工接種的情況下，西蜂微孢子蟲能侵染中蜂，中蜂微孢子蟲也能侵染西方蜜蜂，即兩種微孢子蟲能交叉中蜂和西方蜜蜂。而我國許多地區兩種蜂同(區)場飼養很常見。此外，西蜂微孢子蟲經人工接種還能感染熊蜂Bombus feridus，推測西蜂微孢子蟲對蜜蜂科的其他昆蟲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制

孢子發芽是微孢子蟲侵染的首要步驟。因此，理論上講，如果能找到安全的孢子發芽抑制方法，就可以阻斷侵染的發生。雖然已知不少外界因子(如K+、Na+離子等)能激發或抑制孢子發芽，但受生物內環境限制而難于發揮作用。而孢子蛋白作為基因的產物，較為保守，可作為藥物的理想靶標，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。

體外試驗表明，兔腦炎微孢子蟲(En. cuniculi)，En.intestinalis，En.hellem 3種孢子外孢壁的單抗能顯著抑制孢子對細胞的侵染率。表明，單抗可能中和了孢子表面的一個或更多的抗原決定簇，從而影響了孢子發芽，或孢子發芽了，但在細胞內的增殖受到了影響，因為此單抗還能識別發育過程中的母孢子。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孢子體外發芽，抑制率達65.95％～70.08％。去除表面抗原的家蠶微孢子蟲其致病性及發芽率明顯降低。說明微孢子蟲孢子表面有發芽關鍵蛋白，當它們受到抑制(如抗體的中和)或破壞時，孢子發芽和侵染會受到顯著影響。通過固相雙向電泳技術對侵染性差異的家蠶微泡子蟲蛋白的比較，已篩選到幾種可能與發芽相關的孢子表面蛋白，該研究小組正進一步用單抗技術篩選孢子表面發芽關鍵蛋白，深入發芽關鍵蛋白的結構、功能及表達等問題將為揭示微孢子蟲的發芽侵染機制和微孢子蟲的防治打下堅實基礎。

引自《中國養蜂》2005，56（12）