目的:大肠埃希菌(Escherichia coli,E.coli)是最常见的革兰阴性致病菌之一,可引起多种人类感染性疾病,包括尿路感染,败血症,新生儿脑膜炎,皮肤组织感染,骨髓炎等。由E.coli引起的疾病影响着人们的健康,每年给全球带来巨大的经济损失,已引起全世界的关注。本研究以临床不同分离部位的大肠埃希菌以及健康人肠道中分离的共生型E.coli为研究对象,分析不同感染部位的E.coli菌株特征和分子生物学特征,通过比较基因组学的方法对不同感染部位来源的分离株基因组特点进行分析,初步探索E.coli不同感染部位克隆株感染能力差异的机制。方法:1.菌株收集:于2014年8月-2015年7月期间,在福建医科大学附属协和医院检验科微生物室收集大肠埃希菌临床分离株。2015年11月-2015年12月随机招募福建医科大学志愿者50名,并每人采集一份粪便标本,分离其中的E.coli作为对照组。2.遗传谱系分型:多重PCR扩增chu A、yja A、TSPE4.C2,根据这三个基因的存在与否将E.coli分为四型(A、B1、B2、D),并将阳性产物进行测序。3.O抗原分型:PCR扩增16种引起肠外感染E.coli的常见菌体O抗原基因,包括O1、O2、O4、O6、O7、O8、O12、O15、O16、O18、O21、O22、O25、O75、O83、O157。4.毒力因子检测:多重PCR扩增26对常见的毒力基因,包括黏附素(pap AH,pap EF,pap C,pap G allele I,pap G II/III,pap G allele II,sfa/foc DE,afa/dra BC,fim H,gaf D,sfa S,foc G,nfa E),毒素(hly A,cnf1,cdt B),铁载体(fyu A,iut A),保护和侵袭素(kps MTⅡ,kps MTⅢ,tra T,cva C,kps MT K1/K5)和其他(rfc,PAI)。5.比较基因组学:选取两株临床分离株和一株肠道分离株进行全基因组测序。临床分离株分别分离自中段尿和血液。入选标准:在最常见感染部位的E.coli中选取优势系统发育型中的优势血清型。两株细菌均属于B2-O25型。提取细菌基因组DNA送往上海泽塔生物有限公司进行二代测序,进行基因组注释及分析。6.统计学分析:使用SPSS19.0统计分析软件,根据条件选择统计学四格表中的卡方检验或者Fisher确切概率法对数据进行分析比较。P<0.05为差异具有统计学意义。年龄的平均值采用均值±标准差。结果:1.菌株信息:共收集到700例E.coli临床株。(1)标本分布如下:中段尿357株(51%),血液103株(14.7%),分泌物86株(12.3%),引流液73株(10.4%),胆汁44株(6.3%),脓液26株(3.7%),其他(11株,1.6%);(2)科室分布:共分离自25个不同的科室,其中泌尿外科(98株,14%),门诊(71株,10.1%),急诊(59株,8.4%),肝胆外科(61株,8.7%),结直肠外科(50株,7.1%),血液科(49株,7%),神经内科(39株,5.6%),内分泌科(31株,4.4%),妇产科(28株,4%),肿瘤内科(26株,3.7%),其他内科(98株,14%),其他外科(40株,5.7%);(3)年龄分布:0-20岁(37株,5.3%),21-30岁(44株,6.3%),31-40岁(49株,7%),41-50岁(88株,12.6%),51-60岁(160株,22.9%),61-70岁(150株,21.4%),71-80岁(114株,16.3%),81-100岁(58株,8.3%),平均年龄为(56.4±19.4岁);(4)性别分布:男性280株(40%),女性420株(60%)。2.遗传谱系分型:700株E.coli临床株中B2型为247株(35.3%),D型232株(33.1%),A型137株(19.6%)和B1型84株(12%)。50例健康对照株中A型30株(60%),B1型7株(14%),B2型9株(18%),和D型4株(8%)。3.O抗原分型:700株临床株中,最常见型别为O25(11.9%),O1型(9.4%)和O75型(7.6%)。其中未检出O22型和O157型。在50例健康对照株中,仅有8株可以分型,结果如下:O6型(1株,2%),O7型(1株,2%),O12型(2株,4%),O16型(1株,2%),O21型(1株,2%),O25型(1株,2%),O75型(1株,2%)。4.毒力因子检测:700株临床菌株中,毒力基因fim H、fyu A、iut A、kps MT II和tra T检出率均高于50%。毒力基因pap G allele I、gaf D、nfa E、和rfc的检出率均低于3%,cdt B在所有菌株中均未检出。B2型和D型所携带的毒力因子多于A型和B1型。在50例健康对照株中,菌株所携带的毒力基因数量均低于10个,其中有7株细菌(14%)未检出毒力基因。5.比较基因组学:三株测序菌株基因组基本特征相似,包括GC含量,所携带的r RNA和t RNA数量等。根据进化分析和同源聚类结果,三株测序菌株亲缘性较为接近,具有一定的同源性。三株分离株的基因岛,噬菌体相关基因情况分别如下:EC191(416个,105个);EC192(340个,19个);EC193(433个,224个)。中段尿分离株中存在13个插入序列,血液分离株中含有9个插入序列,肠道分离株中含有8个插入序列。结论:1.E.coli在中段尿标本中检出率最高(14%);E.coli对老年人更易感,以51-80岁阶段人群检出率最高。2.E.coli临床株菌体O抗原中O25型检出率最高。泌尿系统和血液系统E.coli分离株菌体O抗原优势型有所不同,UPEC以O25型和O75型为主,SEPEC以O25型和O1型为主。3.Ex PEC主要属于B2型,共生型E.coli主要属于A型。A型、B1型和D型在不同部位分离株中分布没有统计学差异(P>0.05),B2型在不同部位分离株中分布具有统计学差异(P<0.05)4.E.coli的感染与定植能力与其所携带的毒力因子有关,引起肠道外感染的菌株大多携带fim H、fyu A、iut A和kps MT II等毒力基因,这些毒力基因可能有利于E.coli侵入、定植在肠道外部位,并躲避宿主的免疫反应。5.E.coli尿路分离株和血液分离株基因组中含有的插入序列、噬菌体相关基因、基因组岛以及潜在毒力基因都不尽相同。尿路分离株基因组中存在的插入序列比血液分离株中的多,并且位置较为分散。两个临床分离株均携带有大量潜在毒力因子,某些毒力因子在中段尿分离株和血液分离株中具有一定的差异性,例如部分毒素和侵袭素。6.引起不同感染部位的Ex PEC克隆株菌株特征、分子生物学特征和基因组特征具有差异性,使得不同克隆株间的致病能力存在差异性。