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克罗诺杆菌分子分型及毒力机制研究进展

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-01-07
核心提示:随着克罗诺杆菌在不同食品尤其是婴幼儿配方奶粉中被检出,婴幼儿配方奶粉(PIF)的污染因与疾病爆发密切相关而受到食品和卫生监管部门的高度重视。
   随着克罗诺杆菌在不同食品尤其是婴幼儿配方奶粉中被检出,婴幼儿配方奶粉(PIF)的污染因与疾病爆发密切相关而受到食品和卫生监管部门的高度重视。
 
  在克罗诺杆菌流行病学与毒力机制研究方面发现,菌株间致病性存在较大差异,毒力具有多样性,致病机制复杂多变。上海大学生命科学学院的闫 瑞、钮 冰和上海出入境检验检疫局的杨捷琳*进一步深入研究克罗诺杆菌属内各菌株的致病机制,从分子角度阐明相关致病机制和毒力特征,并选用合适的动物模型对该属菌株进行毒力验证性实验是当前克罗诺杆菌研究的主要方向之一。
 
  1、克罗诺杆菌分型方法
 
  生物分型
 
  目前研究人员主要利用API 20E生化鉴定系统来进行生化分型,该方法基于多种不同的生理生化指标能够将克罗诺杆菌鉴定至属的水平,若要鉴定至种的水平则需要进一步增加生理生化实验。
 
  脉冲场凝胶电泳分型
 
  早期在对克罗诺杆菌感染的流行病学分析中,使用两种限制性酶(Xba I和Spe I)的脉冲场凝胶电泳(PFGE)是最常用的溯源分型方法,但该方法仍存在不能鉴定菌株和无法确定菌株的相关性;另外,由于固有DNA酶的活性使得某些菌株不能生成具有明显特征的PFGE图谱,故不能达到准确区分菌株的目的。因此,PFGE方法正在被逐步取代,全世界的疾病预防控制中心都正在转向使用全基因组测序方法作为国际食源性疾病监测分子分型网络(https://www.cdc.gov/pulsenet/index.html)监测的基础,同时推广基于全基因组序列的分型方法。
 
  单基因分型
 
  有研究者把生物群1~4、7、8、11和13归为阪崎克罗诺杆菌,生物群5、9和14划分到丙二酸盐阳性克罗诺杆菌。此外,后续针对克罗诺杆菌中的ompA、dnaG和rpoB等基因设计的分型方法均存在类似的局限性,一部分费时耗力,一部分则未经过涵盖克罗诺杆菌7 个种大量菌株的分型验证。
 
  O-血清分型:gnd和galF基因分析
 
  O-血清型分型的PCR-引物方法逐渐被位于rfb区域侧面的等位基因gnd和galF的分析方法所取代,这种基于DNA序列的方法用于确定O-血清型则更可靠,操作也更简便,同时增加了克罗诺杆菌中可定义血清型的数量范围(24~34 种)。
 
  多位点序列分型
 
  尽管MLST克隆识别对于克罗诺杆菌病原体的鉴定是有效的,但它对于微生物溯源可能会因相同序列类型(senquence type,ST)当中包含大量不相关菌株(地理来源、分离时间、宿主等)而适得其反。这一点在COG-cgMLST分析结果的ST4聚类中也能够得到印证,其中ST4包含了大量不相关菌株,这或许是该聚类存在大量分枝的原因。另外,这或许也可以解释不相关的临床C. sakazakii菌株却具有相同的PFGE脉冲型这一现象。
 
  SNP分型
 
  虽然SNP分型方法具有高度分辨性,但对参考菌株的选取较为敏感,即选取不同参考菌株SNP分型结果存在差异。SNP分析为计算密集型,因此可能分析时间较长。对于分析大型序列集,必须访问高性能计算。此外,应用该方法进行分析需要大量的生物信息学知识。
 
  CRISPR-cas分型
 
  CRISPR-cas阵列反映了菌株对噬菌体和质粒的暴露,通常,CRISPR-cas系统可具有多达3 个区段:cas基因、阵列上游的富含AT的前导序列、由两个重复序列(24~48 个核苷酸)组成且中间插入长度相似的间隔区的短CRISPR阵列,这些间隔区通常来自移动遗传区,如噬菌体和质粒等。间隔物在引导端依次添加,并且给定的间隔物具有高度特异性。由于对噬菌体和质粒的不同暴露,CRISPR-cas阵列在密切相关的菌株之间可能不同,导致间隔序列的变化。
 
  2、克罗诺杆菌毒力机制
 
  流行病学
 
  由于发达国家和一些发展中国家的报告标准不同,甚至会出现漏报的情况,造成感染病例较少、病例报告不足的现状,以至于目前克罗诺杆菌的流行病学仍是不完整的、模糊不清的。
 
  致病性和毒力因子
 
  该致病菌能够编码多个与致病过程密切相关的毒力因子,这些毒力因子在包括黏附于宿主表面、穿过、侵入和破坏肠上皮细胞内的肠屏障等致病过程中起到了重要的作用。据报道,阪崎克罗诺杆菌不仅能够从宿主细胞顶端侵入,而且也能够从基底外侧侵入,从而转移到大鼠更深的器官(脾脏和肝脏)。由于克罗诺杆菌的致病研究还比较分散,没有形成系统性。
 
  外膜蛋白
 
  外膜蛋白A(OmpA)和外膜蛋白X(OmpX)可能在克罗诺杆菌穿透血脑屏障中起作用,尽管导致脑细胞破坏的机制尚不清楚,并且部分可能是宿主反应。C. sakazakii产生的外膜囊泡,可能会导致宿主细胞产生细胞病变作用。
 
  唾液酸的利用
 
  C. sakazakii和一些C. turicensis菌株可以利用外源唾液酸作为生长的碳源,这或许具有临床意义。这可能是一个主要的进化宿主适应机制,因为唾液酸存在于母乳、黏蛋白和神经节苷脂中。由于唾液酸与大脑发育相关,因此其也是婴幼儿配方奶粉的一种成分。C. sakazakii也能够在神经节苷脂GM1上生长,其中唾液酸是唯一的碳源。
 
  质粒携带的毒力因子
 
  质粒携带的毒力因子是一种重要的潜在毒力因子,如克罗诺杆菌纤溶酶原激活物(CPA),仅在C. sakazakii和C. universalis中编码一种外膜蛋白酶。
 
  结 论
 
  综上所述,结合克罗诺杆菌Pub-MLST数据库从全基因组层面对属内不同来源菌株进行剖析,选取合适的新生动物模型对基因测序揭示的毒力因子进行验证,不但可以促进该菌的溯源研究,而且对于详细阐明其毒力机制有着深远影响。
 
 
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