中国不同地区及来源单增李斯特菌分子流行病调查和ST87型流行克隆群菌株的基因组分析

来源 :中国疾病预防控制中心 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sun806318188
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李斯特菌属是一类革兰氏阳性无芽孢短杆菌,目前已报道的有17个种,其中仅单增李斯特菌和伊氏李斯特菌有致病性。单增李斯特菌作为食源性李斯特菌病的主要病原菌被广泛关注和深入研究。该菌来源广泛,可存在于各种环境和食品中,表明该菌能够适应多种生态微环境。感染单增李斯特菌后,免疫力正常人群仅出现轻微胃肠炎,多为自限性;免疫力低下人群则表现为严重的侵袭性感染,如脑膜炎、败血症以及孕妇流产。李斯特菌病发病率不高,但具有较高的病死率。由单增李斯特菌引起的李斯特菌病暴发均与食品污染相关,被污染食品的大量召回和病人的疾病负担,不仅对公共卫生和人群健康造成危害,对经济也产生严重不良影响。西方发达国家在上世纪已建立了针对李斯特菌病和单增李斯特菌食品污染监测体系,具有较为完善的分子流行病学数据。单增李斯特菌分为四大家系,家系Ⅰ包含血清型1/2b、3b、7、4b、4d和4e菌株;家系Ⅱ包含血清型1/2a、3a、1/2c和3c菌株;家系Ⅲ和家系Ⅳ包含血清型4a和4c菌株。绝大多数的单增李斯特菌属于家系Ⅰ或者家系Ⅱ,大量流行病学数据表明家系Ⅰ菌株与散发或暴发李斯特菌病具有较强的相关性,而绝大多数从食品或者食品生产环境中分离的菌株则属于家系Ⅱ菌株。家系Ⅲ和家系Ⅳ菌株较为少见,且多分离自反刍类动物。国内仅有李斯特菌病的病例报道,对病人来源的单增李斯特菌未见系统性分型分析,本研究对来自4省市28株单增李斯特菌临床分离株进行分子特征分析,发现1/2b为国内散发李斯特菌病的主要血清型,ST87型和ST3型(两者均为血清型1/2b)为主要序列型。有关各种食品以及食品生产加工及出售环境中李斯特菌的流行状况已被大量国内外研究人员报道,然而对人类活动较少的自然环境中李斯特菌的存在状况知之甚少。为了解李斯特菌在自然环境中的分布,本研究以野生鼠类为研究对象,在5省市采集341份鼠肠道标本进行李斯特菌的分离鉴定,并对所有分离株进行16种抗生素敏感性检测,同时对单增李斯特菌进行分子分型。结果显示自然环境中鼠类的李斯特菌携带率较低(9.97%),但存在对一种或多种抗生素耐药的菌株,ST87型单增李斯特菌为主要序列型。依据临床病人来源和自然环境来源的单增李斯特菌分型结果,并结合前期食品来源菌株的分型结果,本研究将针对主要流行型别——ST87型,从基因组水平探寻其成为流行亚群(subgroup)的可能原因。研究选择跨度15年,来自10个省市地区,7种不同来源的71株ST87型单增李斯特菌进行全基因组比较分析。结果显示ST87型单增李斯特菌具有高度稳定的核心基因组骨架结构,主要变异区存在于可移动基因元件上。研究发现ST87型单增李斯特菌基因组中至少存在7个前噬菌体插入位点,可以插入不同的前噬菌体。71株ST87型菌株中有23株携带同一种质粒,大小约为90Kb,该质粒中含有重金属耐受相关基因和一对毒素-抗毒素系统,这些基因很可能赋予了 ST87型菌株更强的环境适应能力。所有临床分离株不携带质粒。所有ST87型单增李斯特菌均含LIPI-4毒力岛,该岛有利于细菌突破血脑屏障或胎盘屏障,增强侵袭感染能力。core-pan分析共发现ST87型单增李斯特菌具有2677个共有基因(core genes)和3687个泛基因(pangenes)。基于核心基因组SNPs构建的系统发生树将ST87型菌株划分为11个簇,部分菌株因为分类上有较高的不确定性不包含在这11个簇内。有的簇内菌株来源于同一个地区,有的簇涵盖多个地区的菌株。病人菌株散在分布于不同簇或分支上,但四川同一个母婴垂直感染病例的4株菌聚集在同一簇内。研究发现一个属于ST87型菌株特有的基因簇,该基因簇包含限制性-甲基化修饰系统。构建的甲基化酶缺失株、整个基因簇缺失株以及野生株在LB培养基25℃对数生长期的转录组两两比较发现,甲基化酶缺失株多个代谢基因表达出现上调或者下调,而整个基因簇缺失株使菌株恢复到野生株状态,提示R-M系统平衡被破坏,细菌将处于应激状态。本研究尚未发现特有基因簇对细菌的其它影响,但其特异性可为ST87型单增李斯特菌的快速检测提供了分子靶标。
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