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幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,H.pylori)是一种富含多种菌体蛋白的致病菌,其感染了世界人口的一半以上并与多种胃疾病密切相关。目前仅在苛刻的环境,如人和灵长类动物的胃里发现H.pylori的存在。在胃或某些尚不清楚的传播环境,H.pylori必须迅速耐受pH、氧化应激及宿主免疫损伤才能得以生存。因此,了解H.pylori能够在众多恶劣环境中生存的调节机制是十分重要的。目前为止,直接探讨H.pylori与环境因素方面的研究较少。仅流行病学研究提示,高盐饮食作为环境因素与H.pylori有着密切关系,高盐饮食与H.pylori感染对胃疾病的发展有正协同作用。但尚未有明确证据表明,H.pylori是否能够耐受高盐环境。
以往细菌学研究显示,细菌能够改变自身的生物学性状及基因表达以适应环境的变化,这种改变对其生存极其重要。大多数致病菌可以通过基因表达改变,尤其是毒力基因表达改变来抵抗环境变化对其造成的影响,如环境因素可以调控产毒性大肠杆菌(ETEC)毒力因子、定植因子表达,高渗环境可以诱导S.typhimurium菌株侵袭基因invA的表达;霍乱弧菌毒素、纤毛和其他毒力因子在高渗环境中仍然保持活性。John T.Loh和Hanan Gancz两位学者分别用含有不同盐浓度的液体培养液诱导H.pylori26695,以探索高盐环境对H.pylori及其毒力因子表达有何影响,结果John T.Loh发现盐导致了细菌cagA转录水平及蛋白表达随盐浓度升高而增加,而Hanan Gancz发现cagA转录水平未随盐浓度升高而增加,与John T.Loh结论不一致。H.pylori是否能够在高盐环境生存及其耐盐机制如何?在高盐环境下,H.pylori生物学特性有哪些改变及致病能力如何?均有待于进一步研究。
本文通过H.pylori的耐盐性及其机制、高盐诱导培养后其生物学特性差异及其致病能力的研究,探索H.pylori的特殊生存环境及其调节机制,为进一步探讨H.pylori传播途径及其临床治疗提供线索。
目的:
探讨H.pylori是否具有耐盐性,其耐盐机制如何;探讨高盐诱导培养后H.pylori生物学特性改变及其意义;探讨高盐诱导后H.pylori致病能力如何及其机制。
方法:
利用不同盐浓度培养条件(对照组、3%、15%、30%)培养来源于人胃黏膜的H.pylori,利用相关基因检测和HE、吉姆萨染色、W-S银染技术对H.pylori进行形态学鉴定;利用微生物活力检测试剂盒检测经盐诱导培养后H.pylori活力情况;利用原子吸收分光光度计检测细胞内Na+、K+的变化;利用碘结晶沉淀法检测细胞内甜菜碱的变化。
利用微生物活力检测试剂盒检测盐诱导培养的H.pylori活力变化情况;利用普通显微镜、电子显微镜观察细菌形态学变化;利用尿素酶实验观察盐诱导培养的细菌酶学变化;利用Real-Time RT-PCR检测盐诱导培养的细菌ureB、cagA mRNA表达情况;利用western-blot技术检测盐诱导培的细菌UreB、CagA蛋白表达情况;利用电镜观察细菌与细胞共培养后H.pyIori在细胞周围的定植情况。
采用细菌与细胞共培养技术,利用普通光学显微镜及电镜观察细菌作用后细胞的形态学损伤情况;利用免疫荧光检测盐诱导培养的细菌导致细胞DNA氧化损伤情况;利用流式细胞术检测盐诱导培养的细菌导致细胞线粒体膜电位改变情况;利用免疫组化技术检测盐诱导培养的细菌导致细胞增殖相关蛋白Ki-67、PCNA、P21表达情况。
结果:
1、高盐培养基收集的细菌,提取其DNA,经16SrRNA、ureB、cagA基因扩增并测序,联合细菌特异性染色鉴定证实其为H.pylori。
2、高盐诱导培养后细菌的形态发生了改变,由螺旋杆状向双膜“U”、链锁型、球体形转变。
3、高盐诱导培养后H.pylori仍然具有尿素酶活力;仍然具有ATP活力;与对照组比,高盐诱导培养48h后细菌活力减低,30%盐诱导组细菌活力强于3%、15%盐组;
4、H.pylori耐盐与细胞内K+、甜菜碱蓄积密切相关。
5、不同盐浓度诱导培养的H.pylori cagA mRNA及蛋白表达下降,但无浓度依赖性,15%盐组下降幅度高于30%盐组,差异有统计学意义;盐诱导培养的H.pylori ureB mRNA转录水平30%盐组高于15%盐组,UreB蛋白表达下降,15%盐组高于30%盐组,但差异均无统计学意义。
6、电镜观察高盐诱导培养的H.pylori仍可在细胞周围定植。
7、30%盐诱导培养的H.pylori可以导致GES-1细胞形态学损伤;可以导致细胞DNA氧化损伤,8-OhDG表达增高,差异有统计学意义;可以导致线粒体膜的破坏,线粒体膜电位下降,但差异无统计学意义。
8、30%盐诱导培养的H.pylori可导致反映细胞增殖改变的生物标志Ki-67、PCNA表达增高,P21表达下降,且差异均有统计学意义。
结论:
1、H.pylori具有耐盐性,其耐盐机制与细胞内K+及甜菜碱蓄积相关。
2、高盐诱导培养H.pylori生物学特性发生了改变,其由“活力型”向“蛰伏型”转变,其ATP活力下降、毒力基因转录及表达能力下降,但仍然具有强效尿素酶活性及细胞定植能力。
3、高盐诱导后H.pylori可以导致细胞DNA氧化损伤、线粒体膜电位损伤及细胞增殖。