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目前,产志贺毒素大肠杆菌(Shiga toxin-producing Escherichia coli,STEC)引起的暴发流行和散发病例在世界范围内时有报道,已成为严重的公共卫生问题。STEC不仅能引起人类腹泻,还可引起严重的出血性肠炎(hemorrhagic colitis,HC)和溶血性尿毒症(haemolytic uraemic syndrome,HUS)。尤其是肠出血性大肠杆菌(enterohemorrhageEscherichia coli,EHEC)O157∶H7菌株在报道的感染中占主导地位,目前非O157 STEC感染的病例也在增加。 近年来,EHEC O157∶H7毒力基因的结构、功能及其调节基因的作用研究取得了突破性进展。已经完成了四个O157∶H7分离株的全基因组测序工作。其中EDL933W为标准强毒株,包含主要毒力基因:染色体上原噬菌体编码的志贺毒素基因(stx)、LEE致病岛上决定A/E表型的基因(eaeA)和质粒编码的肠溶血素基因(hlyA)。志贺毒素,是STEC最重要的毒力因子,是造成人类HC和HUS的主要原因,包含Stx1和Stx2两个亚型,其编码基因由噬菌体分别插入到基因组内的不同位置。O157∶H7 EDL933W标准株同时含有这两个亚型的毒素,而本实验室分离的强毒株STEC O157∶H785m-1-2缺少Stx1亚型,仅含有Stx2亚型。 本研究通过对分离株85m-1-2的VT1噬菌体基因进行了初步分析,发现该分离株含有VT1噬菌体,且其插入位点与Nurmohammad等报道的大多数STEC O157∶H7菌株相同,存在于yehV基因内部;且噬菌体左右两端与基因组连接处的基因序列与GenBank中已公布的相应基因序列高度同源。通过对该噬菌体基因内stx1基因所在位置的上下游基因进行扩增,发现stx1基因为单独缺失,其上下游基因保持完整,且与EDL933株基因组内相应基因具有较高的同源性。 eaeA、stx2和hlyA基因是STEC致病的主要毒力基因,其致病作用在stx1+/stx2+E.coliO157∶H7株中研究较多,但在stx1-/stx2+E.coli O157∶H7中的致病作用尚未见报道。本文运用同源重组方法成功地构建了这三个基因的单突变株85mΔeaeA、85mΔstx2、85mΔhlyA和三突变株85mΔeaeAΔstx2ΔhlyA。将含stx2完整阅读框及其上下游启动子的质粒pGEX-6P-1-stx2电转化突变株85mΔstx2和85mΔeaeAΔstx2ΔhlyA,获得回复株Re85mΔstx2和Re85mΔeaeAΔstx2ΔhlyA。RT-PCR结果表明,各基因突变株的缺失只影响突变基因本身的转录,其上下游基因并未受到影响。 对野生株、突变株和回复株生物学特性进行了研究。生长曲线测定结果显示,各突变株的生长速度与野生株85m-1-2没有明显差异;Hep-2细胞粘附试验结果显示,野生株85m-1-2对该细胞成大量弥散型粘附,突变株85mΔeaeA和85mΔeaeAΔstx2ΔhlyA对细胞仍有粘附作用,但粘附能力减弱,呈散在局灶性粘附;Vero细胞毒性试验结果显示,野生株和回复株的菌液上清在作用24 h内即可使Veto产生病变,使之变圆、脱落,而突变株85mΔstx2和85mΔeaeAΔstx2ΔhlyA的菌液上清完全丧失对Veto细胞的毒性作用;溶血性试验表明,野生株在5%的绵羊血平板上会形成明显的溶血圈,而突变株85mΔhlyA和85mΔeaeAΔstx2ΔhlyA不能;小鼠致死性试验结果显示,分离株85m-1-2(80%)的致死率略低于EDL933(90%),且死亡高峰稍有滞后,突变株85mΔeaeA的致死率(80%)同野生株一样,但小鼠死亡高峰出现明显滞后现象,突变株85mΔhlyA的致死率为70%,而两个回复突变株Re85mΔstx2和Re85mΔeaeAΔstx2ΔhlyA的致死率均为100%,突变株85mΔstx2接种小鼠未见死亡,三基因突变株接种小鼠85mΔeaeAΔstx2ΔhlyA仅死亡一只。攻毒后小鼠排菌动态监测结果显示,野生株85m-1-2和EDL933组的小鼠排菌时间均可持续2周左右,突变株85mΔstx2为11d,85mΔhlyA为12d,85mΔeaeA和85mΔeaeAΔstx2ΔhlyA只能持续7d。组织学病理变化结果显示,只有野生株85m-1-2组和EDL933对照组小鼠的组织器官有明显的病变,而突变组小鼠病变不明显。分离株85m-1-2组和EDL933对照组的小鼠都有明显的肾组织病变,预示着分离株85m-1-2可能与人类发生HUS有关,其对人的致病性有待进一步研究。