Omp16是布鲁氏菌外膜蛋白中较为重要的脂蛋白, 在所有布鲁氏菌中都有表达。该蛋白无需外源性佐剂即可诱导产生较强的免疫保护作用。腹腔注射Omp16可对抗牛种布鲁氏菌的感染, 而保护性反应的诱发是由脂质蛋白独立激发。Omp16不需外用佐剂, 即能诱导出与对照活疫苗S19相似的保护水平。另外, 脱脂Omp16通过口服免疫能诱导产生免疫保护反应, 通过系统和口服免疫脱脂Omp16均可诱导产生Th1特异反应。表明该蛋白具有自我调节特性。Omp16也能在体外刺激树突状细胞和巨噬细胞, 并诱导产生Th1免疫保护性反应抵抗布鲁氏菌的感染。U-Omp16是一种口服保护性抗原, 具有粘膜自我调节的特性; 采用植物载体表达的重组U-Omp16同样具有保护性免疫^[9]。布鲁氏菌外膜蛋白Omp16或Omp19与佐剂共同免疫牛, 可诱导机体产生大量的CD4⁺和CD8⁺ T细胞, 口服或系统免疫均有良好的对抗牛种布鲁氏菌感染的能力^[10]。采用重组流感A亚型 H5N1或H1N1作为载体在牛中混合表达布鲁氏菌L7/L12和 Omp16核糖体蛋白组成的二价疫苗, 并在其组分中加入佐剂蒙脱石GEL01或脱乙酰甲壳素。L7/L12和Omp16二价疫苗与蒙脱石GEL01佐剂联合使用, 可促进针对该二价疫苗的IgG抗体(以同种IgG2a抗体为主)的形成, 可诱导产生强烈的抗原特异性T细胞免疫反应和大量的CD4⁺和CD8⁺以及高浓度的IFN-γ ; 更重要的是L7/L12和Omp16二价疫苗与蒙脱石GEL01佐剂联合使用的免疫保护效果超过了牛种疫苗S19, 能够很好的抵抗牛种布鲁氏菌的感染, 该疫苗可直接用于牛的免疫^[11]。采用生物信息学方法对Omp16抗原的二级结构、三级结构和抗原性进行了预测和试验验证。Omp16外膜蛋白中有3个表位具有抗原性, 假设这些表位具有刺激B细胞和T细胞介导的免疫应答的保护能力^[12], 可作为开发基于表位的布病疫苗的候选抗原, 进而评价其在动物免疫中的保护效果, 为研发相关表位疫苗奠定基础。

Omp25被认为是一种外膜结构蛋白, 该蛋白通过共价键与肽聚糖层结合, 而Omp25与LPS的互作对维持Omp25构象型抗原决定簇非常重要。Omp25对布鲁氏菌的胞内存活和复制具有重要作用。缺失Omp25基因的猪种布鲁氏菌突变株感染人类巨噬细胞后, 可引起INF-α 分泌增多。用Omp25单克隆抗体处理的野生株猪种菌在感染巨噬细胞后, 可以诱导正常量的INF-α 分泌, 表明在猪种感染巨噬细胞后Omp25对INF-α 的分泌呈负向调控。在布鲁氏菌免疫机制中, B细胞和巨噬细胞释放IL12诱导Th1类免疫应答, 使T细胞释放INF-γ , 激活巨噬细胞的吞噬和杀菌作用, 巨噬细胞和NK细胞释放的INF-α 可增强巨噬细胞的吞噬和杀菌作用。布鲁氏菌的Omp25可抑制INF-α 的释放, 使布鲁氏菌在胞内存活和复制。

布鲁氏菌外膜蛋白Omp25的缺失使其毒力减弱, 并能够对宿主起到保护作用。Omp25缺失突变株在小鼠体内的存活能力及激发体液免疫能力均明显低于野毒株, 提示该蛋白可能与布鲁氏菌的毒力密切相关; 同时, 该突变株的免疫保护效果与疫苗株 Rev1 1和 RB51相似^[13]。用羊种Omp25突变株免疫BALB/c小鼠, 与亲本菌株对比平均脾脏CFU数目显著降低。菌株的载量显著减少, 表明羊种布鲁氏菌Omp25突变株可作为候选的布鲁氏菌疫苗, 而用于小反刍动物免疫的安全性和有效性尚未证实^[14]。布鲁氏菌在受到酸刺激的作用下Omp25可被分泌到了细胞外, 表明该蛋白不仅具有维持细胞膜结构完整的生物功能, 还可在细胞处于应急状态下被分泌到细胞外发挥生物功能^[15]。与牛种菌S19相比, rL7/L12-Omp25与鼠源干扰素共同免疫小鼠, 可引发更为强烈的免疫反应, 抗体IgG1 的滴度明显高于IgG2a, 并上调了IFN-γ , TNF-α 和IL-10等多种细胞因子的分泌。此外, 与标准疫苗(S19)相比, 该抗原与小鼠IFN-γ 结合免疫动物引起更强的细胞介导的免疫应答^[16]。单独使用小鼠IFN-γ 分子对布鲁氏菌几乎无免疫效果。rL7/L12-Omp25融合蛋白是一种潜在的有效的预防性的免疫原, 能够诱导机体产生针对布病的细胞和体液免疫反应。重组无脂质的rOmp25c与弗氏佐剂免疫BALB/c小鼠试验证实该抗原有较好的免疫原性, 能刺激机体产生较高的IgG抗体滴度, 诱导的细胞介导的(Th1)免疫较为强烈, 体液免疫(Th2)相对较弱。与S19相比, 诱导机体同时产生Th1和Th2特异性免疫反应可能是小鼠能抵抗布鲁氏菌感染的原因^[17]。证实该重组蛋白是一种有效的抗布鲁氏菌病候选疫苗。应对Omp25及其相关融合蛋白进行动物免疫评价, 发现其优缺点进而通过现代分子技术手段加以改造, 提升该蛋白的学术价值和实用性。

Omp25在布鲁氏菌激活MAPK信号通路的过程中起重要作用。用牛种布鲁氏菌2308株(S2308)和2308Δ Omp25突变株感染人滋养细胞系HPT-8和BALB/c小鼠后, 在HPT-8细胞中肿瘤坏死因子-α 、白细胞介素-1和白细胞介素-10(IL-10)的表达增加; S2308能激活MAPK信号通路中的p38磷酸化蛋白、细胞外调节蛋白激酶(ERK)和Jun-N末端激酶(JNK); 而2308Δ OMP25突变株不能激活p38、ERK和JNK。S2308能激活BABL/C小鼠的p38和ERK磷酸化, 2308Δ Omp25突变株则不然; Omp25在布鲁氏菌激活MAPK信号通路的过程中起重要作用^[18]。Omp25不仅是潜在的毒力因子, 也是良好的亚单位候选疫苗, 在保持布鲁氏菌的生物功能和激发信号通路过程发挥重要作用。

Omp26具有较好的抗原性和免疫原性。用重组Omp26蛋白作为抗原建立相应的I-ELISA试验, 评价自然感染和Rev 1疫苗免疫产生的抗体反应试验表明, 该蛋白是一个良好的诊断抗原并能用于布病的确诊, 还可用于区分羊的自然感染与Rev 1疫苗免疫^{[19, 20]}。基于大肠杆菌表达的重组Omp26建立的ELISA对1 738份山羊血清的检测结果显示, 该方法具有较高的敏感性和特异性, 而且rBP26 ELISA和BP26 PCR的结果符合率为100%; 表明BP26是一个较好的可用于建立血清学和分子生物学方法的靶点, 该方法是较好的山羊布病筛查试验^[21]。基于牛种布鲁氏菌疫苗株B19的Omp26基因突变菌株已成功获得, 并在小鼠模型中表现出了良好的免疫保护效果, 能对抗牛种毒力菌株和亲本菌株的感染^[22], 该蛋白同样具有成为亚单位疫苗的潜质。该蛋白不仅具有良好的抗原性, 可用于建立血清学诊断方法, 并能区别自然感染和疫苗免疫, 在布病防控中具有较强的试验价值; 同时, 该蛋白表现出了良好的免疫原性, 是一种极具潜力的候选亚单位疫苗, 值得关注和深入探讨。

Omp31是布鲁氏菌的外膜蛋白中极为重要的免疫保护性抗原, 也被认为是一种孔道蛋白; 其编码基因较为保守是目前实验室最为常用的布鲁氏菌鉴定BSCP-31PCR方法的扩增靶基因; 更重要的是该蛋白被证实是布鲁氏菌的一种血红素结合蛋白, 其基因序列与巴尔通体血红素结合表面蛋白编码序列的一致性为31.7%。该蛋白在布鲁氏菌铁获取受限时呈现显著的上调表达, 可帮助布鲁氏菌从宿主摄取生存必须的铁, 与布鲁氏菌的铁代谢密切相关^[23]。血红素对铁饥饿诱导Omp31的抑制作用与中华根瘤菌的91 kDa蛋白的HBPs极为相似^[24]。具有免疫原性的31 kDa的外膜蛋白的表达在Rev 1被改变^[25], 而该蛋白不仅可用于铁离子的获取, 而且在糖和氨基酸结合、脂质降解等细胞生物功能的发挥中具有重要的作用, 也许是Rev 1疫苗弱化的重要原因。Omp31参与布鲁氏菌铁代谢的相关机制是今后研究的重点, 进而为研发在胞内抑制布鲁氏菌生存的生物制剂提供启发。

Omp31具有极好的免疫原性。用重组Omp31和不完全弗氏佐剂免疫BALB/c小鼠, 小鼠获得了极好的免疫保护, 能对抗羊种和绵羊附睾种布鲁氏菌的感染。重组Omp31诱导小鼠产生了较强的lgG抗体反应, lgG1的抗体滴度明显高于lgG2, 并产生了白介素2和γ -干扰素, 未检测到白介素-4和白介素-10。在体外刺激小鼠脾脏细胞诱导产生了Th1免疫反应。此外, 重组Omp31免疫动物脾脏能诱导特异性细胞毒性T淋巴细胞的活性, 从而使被布鲁氏菌感染的巨噬细胞在体外裂解。在体外当T细胞群耗尽时, 重组的Omp31免疫能激发特异性CD4 T细胞, 分泌白介素2和γ -干扰素, 同时, CD8 T细胞诱导细胞毒性T淋巴细胞活性; 在体内T细胞群耗竭时, 重组Omp31诱导的保护作用是由CD4 T细胞介导的, 而CD8 T细胞的作用可能有限。此外, 从Omp31中提取的包含27个氨基酸多肽, 可获得与该重组蛋白相似的免疫保护作用^[26]。该重组蛋白可作为构建有效亚单位疫苗的候选蛋白, 可对羊种和绵羊附睾种布鲁氏菌的感染起到良好的免疫保护作用。新近的研究表明Omp31突变株对多粘菌素B、脱氧胆酸钠、非免疫血清比对照菌株更为敏感; 与对照菌株相比, Omp31突变菌株不仅细胞内化减少, 而且细胞内存活能力显著降低。因此, Omp31对于维持外膜蛋白的完整性是必需的, 对布鲁氏菌内化、建立和发展最佳的复制生态位也十分重要, 而且对于细胞内存活和增殖是必不可少的^[27]。该蛋白与布鲁氏菌胞内生存和复制密切相关; 同时, 与细菌的铁代谢密切相关。对该蛋白的深入研究有助于了解布鲁氏菌的致病机制。应重点围绕相关机制开展研究, 进而为开发新型疫苗和治疗药物提供线索。

布鲁氏菌是一种胞内寄生菌, 无经典的毒力因子和致病毒力岛, 其在胞内的生存机制和逃避机体的免疫杀伤与多种蛋白效应分子相关。外膜蛋白不仅在物质交换、毒力、胞内生存等生物进程中发挥重要作用, 而非主要外膜蛋白如重组蛋白、热休克蛋白、蛋白伴侣等同样在免疫诊断、免疫调控、胞内存活及亚单位疫苗候选蛋白等方面具有重要作用。