重要致病菌流行病學調(diào)查、比較基因 組學及遺傳進化研究.pdf

1、本文分別以小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌(Yersinia enterocolitica)、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、克雷伯氏菌(Klebsiella)、檸檬酸桿菌（Citrobacter）、大腸桿菌（Escherichia coli)和沙門氏菌(Salmonella)六種重要的人類致病菌為研究對象，采用基因組學、比較基因組學、流行病學和生物信息學等方法進行遺傳及分子進化的研究，共分為三個部分。
　　

2、小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌是一種異質(zhì)性細菌，由于其擁有廣泛的動物宿主，使得它更容易引起人類腸道的疾病。美國的流行病學模式是生物型1B血清型0:8的菌株即所謂的“新世界”菌株占據(jù)優(yōu)勢；與之相反，中國地區(qū)的感染所呈現(xiàn)的模式與歐洲國家及日本地區(qū)相似，即“舊世界”菌株（生物型2-5）較為流行。為深入研究小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌的進化過程及其對人類宿主的致病機制，我們對一株從中國地區(qū)病人體內(nèi)分離得到的生物型3的菌株105.5R(r)(O:9)進行了全基因組

3、測序。與菌株8081(1B/O:8)的比較基因組學分析揭示了小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌進化方面的新發(fā)現(xiàn)。兩株菌均有大約15％的基因是特異的。在菌株105.5R(r)中，我們在其特異的基因組致病島中發(fā)現(xiàn)了一些可能的毒力因子，包括一個新的III型分泌系統(tǒng)和一個類似rtx的基因簇。許多類似祖先基因簇的基因位點存在于菌株105.5R(r)中，但是在菌株8081中卻消失了；這些位點的存在對于細菌的腸內(nèi)生存及致病機理有著重要作用。105.5R(r)中的插

4、入因子的分布模式與8081不同且都存在于其特異區(qū)域。總之，我們的比較基因組學分析表明這兩株菌分別通過不同的進化過程獲得致病性，“舊世界”生物群的代表菌株105.5R(r)與“新世界”菌株8081位于小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌的兩個不同的分支上。
　　 為研究近期天津地區(qū)金黃色葡萄球菌的分子流行病學，我們對228株在2005年到2007年從7家大型三甲醫(yī)院分離到的菌株進行了耐藥譜型分析，金黃色葡萄球菌蛋白A分型，多位點序列分型，葡萄球菌

5、染色體mec基因盒分型，Panton-Valentme Leukocin（潘頓-瓦倫丁殺白細胞素）基因檢測和莢膜多糖分型。共有98株臨床菌株可以確定是甲氧西林耐藥金葡，這些菌株分散在5家醫(yī)院中。所有的耐藥菌和64.6%(84/130)的不耐藥菌株是耐多藥的。spa t030型，序列型239(ST239)和SCCmecⅢ型是最普遍的型。75.4%(172/228)的菌種帶有cap8的基因簇。在MRSA中一共發(fā)現(xiàn)24個spa型，15個MLS

6、T型和4個SCCmec型。所有spa t030并且ST239型的菌種都是MRSA且都攜帶SCCmecⅢ和cap8基因簇。MSSA有40個spa型和25個MLST型，其中spa t796 and ST7是最常見的型。pvl基因在MSSA中的流行程度是MRSA中的三倍。天津地區(qū)未發(fā)現(xiàn)社區(qū)相關(guān)的MRSA。實驗數(shù)據(jù)記錄了MRSA和MSSA主要的流行菌株分別為ST239-MRSA-SCCmecⅢ和ST7-MSSA-t796。這個發(fā)現(xiàn)說明了天津地區(qū)

7、流行的MRSA的克隆并不是本地的MSSA優(yōu)勢菌株引入SCCmec而形成的，應(yīng)該是由其他地區(qū)的MRSA輸入到本地的。我們對多耐藥的臨床分離株T0131進行了全基因組測序，這是世界范圍內(nèi)流行克隆ST239-MRSA-SCCmecⅢ在亞洲國家第一個測序的菌株。與另外兩個公布基因組序列的ST239菌株進行比對，發(fā)現(xiàn)來自不同洲的三株菌之間具有多態(tài)性。
　　 細菌表面抗原，如O抗原和K抗原等，是細菌的重要組成部分。O抗原是革蘭氏陰性菌表面的

8、脂多糖的重要組成部分，K抗原是細菌表面莢膜抗原。兩種抗原是細菌表面最具多樣性的成分，有很強的免疫原性，是血清學分類的基礎(chǔ)。同時也是重要的致病因子，使細菌擁有更適于其生存或者更易于逃避免疫系統(tǒng)攻擊的表面結(jié)構(gòu)。負責這兩種抗原合成的基因簇通常位于細菌染色體上的特定位置，抗原的多樣性主要是由于基因簇的遺傳學多樣性造成的。基因簇中的基因可以被分為3類：單糖合成酶基因、糖基轉(zhuǎn)移酶基因和寡糖單位處理酶基因。
　　 克雷伯氏菌、檸檬酸桿菌、沙門