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仔猪大肠杆菌性腹泻是规模化猪场的常见病和多发病,是经济损失的重要原因。产肠毒素大肠杆菌是其主要的病原菌,毒力因子是致病力的标准。了解大肠杆菌毒力因子变迁以及与耐药性间可能存在的关系对仔猪大肠杆菌性腹泻发病机制的研究具有重要的意义。近年来未检测到任何菌毛的菌株在致腹泻大肠杆菌中越来越普遍,这可能与仔猪大肠杆菌性腹泻的防控一般是使用针对菌毛抗原的疫苗有关,为新的毒力因子的出现和携带提供了选择压力,因此新型毒力因子的研究有助于采取正确有效仔猪大肠杆菌性腹泻的防控措施。
本文通过直肠棉拭采集浙江省规模猪场腹泻仔猪病料,经细菌分离纯化、形态学结合16S rRNA的PCR鉴定以及小鼠致病性试验得到124株病原性大肠杆菌基础上,采用K-B法及耐药性专用软件WHONET测定并分析其对抗菌药物的耐药性,应用PCR分析分离株毒力因子,通过Logistic分析毒力因子与耐药性的相关性。AIDA-Ⅰ是124株致仔猪腹泻大肠杆菌临床分离株中分离得到的新型毒力因子,由质粒上的aidA基因编码。所有分离株中共检测到3株aidA阳性菌株,选取其中一株不含上述检测的任何毒力因子的分离株X1123对aidA基因克隆和蛋白表达。参照大肠杆菌2787菌株中aidA基因的核苷酸序列合成1对引物,对X1123 aidA全基因进行了PCR扩增,扩增产物连接到pMD-18T载体上进行序列测定后,CVV分析蛋白保守性以及BLAST分析其同源性;应用基因体外重组技术,将回收纯化aidA基因融入到pET-30a(+)中,通过质粒提取、限制性内切酶酶切、PCR、序列测定等方法表明构建了重组表达质粒pET30a-aidA;并在宿主菌E.coli BL21(DE3)诱导表达,通过对表达条件进行优化,摸索出最佳表达条件。
结果表明:分离株对苯唑西林(100%)、复方新诺明(97.6%)、利福平(97.6%)、多西环素(96%)、羧苄西林(93.5%)、氨苄西林(93.5%)、阿莫西林(93.5%)耐药严重;链霉素与氨苄西林(75.45%)、恩诺沙星(65.45%)、复方新诺明(78.18%)、庆大霉素(63.64%)、多西环素(96%)、氟苯尼考(50.91%)间交叉耐药明显。分离菌株100%呈多重耐药,其中以14~16耐最多(43.31%);菌毛阳性分离株(F4+和F41+)占总菌株数的7.26%(9/124),首次检测到毒力因子EAST1、PAA和AIDA-Ⅰ,其中EAST1检出率高达19.68%(24/124),而PAA和AIDA-Ⅰ阳性率较低,分别为4.84%(6/124)和2.42%(3/124);阿莫西林/克拉维酸(P=0.046)和多西环素的耐药性(P=0.020)与eae显著相关,多黏菌素B(P=0.004)和氯霉素的耐药性(P=0.013)与EAST1显著相关。毒力基因aidA长3864 bp,编码1288个氨基酸;CVV分析表明AIDA-Ⅰ是一个多序列的结构蛋白,其N和C端都含有保守性序列;与已提交的加拿大猪源大肠杆菌aidA基因相比,氨基酸的同源性在95~100%,与人源致腹泻大肠杆菌2787菌株相比,氨基酸的同源性为91%,与江苏扬州Zhao等发现猪源大肠杆菌相比同源性为94%;通过IPTG诱导表达获得了三条特异蛋白条带,结果与预期一致。通过对表达条件的优化,确定最适诱导aidA基因表达AIDA-Ⅰ的条件是IPTG终浓度10μmmol.L-1、37℃诱导表达4h。
结合以往资料,耐药性更趋严重,大肠杆菌毒力因子已发生明显改变,且二者之间存在相关性。同时发现菌毛阳性的菌株检出率很低,检测到以前未检测到的毒力因子。致仔猪腹泻大肠杆菌AIDA-Ⅰ蛋白是自主转运蛋白,与大肠杆菌2787菌株中AIDA-Ⅰ蛋白有很高的同源性,aidA基因在大肠杆菌中分布广泛;AIDA-Ⅰ蛋白的成功表达为下一步的研究奠定了基础。研究表明,我们应对仔猪大肠杆菌性腹泻的致病机理需深入研究,以更好得制订大肠杆菌病有效防控措施。