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非O157产志贺毒素大肠杆菌和单增李斯特菌的分子分型及毒力分析
作 者: 申进玲
导 师: 孟江洪
学 校: 西北农林科技大学
专 业: 食品科学
关键词: 非O157产志贺毒素大肠杆菌 PCR电喷雾电离质谱技术 单增李斯特菌
分类号: TS207.4
类 型: 博士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
非O157产志贺毒素大肠杆菌(Shiga toxin-producing Escherichia coli, STEC)和单增李斯特菌是近年来导致人类疾病的两大主要病原菌。本文研究了359株食品(n=99)、人(n=105)和动物源(n=155)非O157产志贺毒素大肠杆菌的主要毒力基因(志贺毒素基因stx1和stx2,凝集素基因eae和溶血素基因hlyA)、血清型和猴肾细胞毒性(所选菌株)。然后从此359株菌株中选取272株进行PCR电喷雾电离质谱(PCR Coupled to Electrospray Ionization-Mass Spectrometry, PCR-ESI-MS)检测,测定看家基因(mdh和mutS)的五个片段和毒力基因(stx1、stx2、eae、hlyA和aggA)的六个基因片段的碱基组成,从而对它们进行检测鉴定和分型。另外,对来源于2008年零售肉中的单增李斯特菌进行了耐药性和分子血清组测定;通过对单增李斯特菌中的主要毒力基因包括inlC、inlJ、llsX和inlA以及流行克隆(EC)的研究,并结合脉冲场凝胶电泳(Pulsed-Field Gel Electrophoresis, PFGE)探讨了它们以及另外来源于2003年马里兰地区鸡肉和蔬菜中的30株单增李斯特菌的致病潜力。得出以下主要结果:(1)在359株非O157STEC中共检出18种stx基因型,前六种分别为stx1a(61%)、stx2a(9%)、stx2dact(8%)、stx1a+stx2a(7%)、stx2c(2%)和复合变体stx2a+stx2dact(2%)。与O157STEC相比,stx2c和复合变体的比例较低。主要有四种eae变体eaeβ、eaeε1、eaeγ1和eaeγ2/θ,并且eae变体和血清型尤其是鞭毛抗原类型有很大的关系。stx2变体在eae阳性和阴性菌株中分布有很大差别:eae阳性菌株中主要含stx2a,而stx2变体在eae阴性菌株中较多样化,且stx2dact主要存在于eae阴性菌株中。猴肾细胞毒性测试结果表明含stx2b、stx2e或stx2g的菌株的毒性较低,而含stx2a、stx2c或stx2dact的菌株的毒性普遍较高。(2)不同来源的菌株所含的血清型和毒力基因有很大差异。人源菌株中“六大O抗原”O26、O111、O103、 O145、 O121和O45占84%。动物源(主要为牛)菌株中O111、O103和O26占91%。而对于食源性菌株,不属于“六大O抗原”的菌株占98%。关于毒力基因,在99株食品源菌株中,大多数只含Stx2(67%),21%只含Stx1,11%同时含有Stx1和Stx2。只有一株含有eae,将近一半(45%)的菌株含有hlyA。相反,105株人源菌株中, Stx1占67%,而Stx2只占21%, Stx1+Stx2占12%,但大多数含有eae (85%)和hlyA (82%)。关于毒力基因型, stx1a+eae+hlyA在人源菌株中最流行占57%;而食源菌株中,毒力基因型呈现多样化,最常见的是stx2dact,只占不到18%。(3)食源性菌株中发现曾引起人类疾病的血清型: O113:H21、O91:H21、O104:H21、O22:H8、O45:H2、O73:H18、O113:H21、O116:H21、O121:H19、ONT:H2、ONT: H10和O91:H14,且这些菌株大多含有stx2a和(或)stx2dact+hlyA,有些菌株与临床菌株表现出一样高的猴肾细胞毒性。这些菌株具有致病潜力,需要引起重视。(4)关于PCR-ESI-MS,首先选取164株典型菌株在96孔板(Foodborne Bacteriav2)上测试从而建立毒力基因(变体)和血清型的数据库,然后对剩余的108株典型菌株进行测试,从而评估板子的检测和分型能力。对108株非O157STEC毒力基因的检测特异性如下:100%(stx1、eae和aggA),对于stx2和hlyA来说分别是99%和96%。另外,此方法还能够分辨出stx1的主要变体(stx1a和stx1c),对于stx2基因来说,它能够把与严重疾病高度相关的stx2变体(stx2a/stx2c/stx2dact)和其他变体(stx2b、stx2e和stx2g)区分开。对于存在于同一株菌中的多个不同stx1或stx2基因变体也能够检测出来。此外,由于以下几种重要血清型含有独特的看家基因碱基组成,因此此方法还能将它们分别辨别出来: O91:H14、O103:H25、O145:H28/NM、O113:H21和O104:H4。另外,由于菌株所含有的看家基因和毒力基因碱基组成差异,此方法能够将菌株分为具有不同致病潜力的组。这种高通量的方法在STEC的检测、鉴定和分型中非常有前景,尤其是对具有高致病潜力的STEC的筛选中更加有优势。(5)来源于2008年近700份生肉中,李斯特菌占20%,共检出三个种:单增李斯特菌(10%)、威尔斯李斯特氏菌(9%)和英诺克李斯特氏菌(2%)。关于单增李斯特菌,最常见的血清型为1/2a,3a (33%),以下依此为1/2c,3c (27%)、1/2b,3b,7(22%)、4b,4d,4e (16%)和4a,4c (2%)。世系II菌株(60%)比世系I菌株(39%)常见,只发现一株(1%)属于世系III。大多数单增李斯特菌株对所测的抗生素敏感,但表面出对四环素(4.5%)、环丙沙星(4.5%)和呋喃咀啶(10.5%)较低的耐药率。另外,61%和85%的菌株对环丙沙星和呋喃咀啶中介耐药。未发现多重耐药(耐两种及以上抗生素)菌株。世系I(3/26)中比世系II (9/40)中含有较少的耐药菌株。(6)对来源于2008年马里兰零售肉中的67株单增李斯特菌和来源于2003年马里兰州的30株单增李斯特菌(24株来源于生鸡肉,6株来源于蔬菜)的毒力基因分析结果表明,除了一株世系III菌株,所有单增李斯特菌都含有inlC和inlJ;李斯特菌溶血素S (LLS)阳性菌株中大多数(11/12)属于世系I,而另外的一株菌株属于世系III。五个属于分子血清组4b,4d,4e的菌株(两个来源于火鸡肉、三个来源于蔬菜)属于流行I (ECI)。共发现有四种与分子血清组相关的突变类型,可导致inlA终止密码子提前。PFGE和inlA序列分析结果高度相似,且分别在分子血清组1/2a,3a和4b,4d,4e中发现有不同致病潜力的菌株组。来源于零售肉和蔬菜中的一些菌株属于ECI,含有inlC、 inlJ和LLS,且具有功能性的InlA,这表明他们可能会引起人类疾病。
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全文目录
摘要 5-7 ABSTRACT 7-13 第一章 文献综述 13-37 1.1 大肠杆菌特性及分类 13-16 1.1.1 大肠杆菌生物学特性 13-14 1.1.2 大肠杆菌的多样性 14 1.1.3 致病性大肠杆菌分类 14-16 1.2 STEC研究进展 16-27 1.2.1 STEC的历史 17 1.2.2 非O157 STEC的临床重要性 17-19 1.2.3 非O157 STEC的主要致病因子 19-21 1.2.4 非O157 STEC血清型 21-22 1.2.5 毒力基因和血清型结合评估STEC致病潜力 22-23 1.2.6 STEC快速检测、鉴定和分型方法 23-24 1.2.7 PCR电喷雾电离质谱对微生物的检测与分型 24-26 1.2.8 PCR-ESI-MS鉴定食源性致病菌目标基因的选择 26-27 1.3 单增李斯特菌研究进展 27-33 1.3.1 单增李斯特菌特性 27 1.3.2 流行病学 27-28 1.3.3 致病机理 28-29 1.3.4 耐药性 29-30 1.3.5 分型方法 30-32 1.3.6 关键毒力因子 32-33 1.4 论文研究内容和意义 33-37 1.4.1 食品、人和动物源非O157 STEC菌株基因型和猴肾细胞毒性分析 33-34 1.4.2 PCR-ESI-MS对非O157 STEC菌株的快速检测和分型 34 1.4.3 食品中单增李斯特菌的特性和致病性研究 34-37 第二章 食品、人和动物源非O157 STEC菌株基因型和猴肾细胞毒性分析 37-60 2.1 材料和方法 37-45 2.1.1 材料 37-39 2.1.2 方法 39-45 2.2 结果与分析 45-56 2.2.1 所有菌株中毒力基因携带基本情况 45-46 2.2.2 食品、人和动物源菌株的O血清组分布 46-47 2.2.3 食品、人和动物源菌株stx基因型和毒力基因型分布 47-49 2.2.4 O抗原类型与毒力因子之间的关系 49-50 2.2.5 食品中STEC的血清型和毒力基因型 50-51 2.2.6 stx亚型与血清型、来源以及eae之间的关系 51-54 2.2.7 eae亚型的多样化以及与血清型的关系 54 2.2.8 猴肾细胞毒性测试 54-56 2.3 讨论 56-58 2.4 小结 58-60 第三章 PCR-ESI-MS对非O157 STEC菌株的快速检测和分型 60-74 3.1 材料与方法 60-64 3.1.1 材料 60-61 3.1.2 方法 61-64 3.2 结果与分析 64-71 3.2.1 毒力基因分析 64-66 3.2.2 PCR-MS对数据库中STEC的分型效果 66-69 3.2.3 PCR-MS对STEC血清型的识别 69-71 3.2.4 对志贺氏菌的检测 71 3.3 讨论 71-73 3.4 小结 73-74 第四章 零售肉中单增李斯特菌污染调查及特性研究 74-84 4.1 材料与方法 74-78 4.1.1 材料 74-75 4.1.2 方法 75-78 4.2 结果与分析 78-81 4.2.1 李斯特菌污染情况 78 4.2.2 单增李斯特菌分子血清组及世系分布 78-79 4.2.3 单增李斯特菌耐药性 79-81 4.3 讨论 81-82 4.4 小结 82-84 第五章 食品中单增李斯特菌的分子分型及毒力潜力分析 84-97 5.1 材料与方法 84-88 5.1.1 材料 84-85 5.1.2 方法 85-88 5.2 结果 88-94 5.2.1 毒力因子分析 88-89 5.2.2 PFGE和inlA序列分析 89-94 5.3 讨论 94-95 5.4 小结 95-97 第六章 结论与展望 97-100 6.1 结论 97-98 6.2 展望 98-100 参考文献 100-119 致谢 119-120 作者简介 120-121
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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 食品工业 > 一般性问题 > 食品标准与检验 > 食品的微生物检验
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