广东省鼠伤寒沙门菌的分子流行病学研究

摘要

研究背景： 食源性疾病是各种致病因子通过摄食进入人体内引起的一类感染性或中毒性疾病，每年全球仅食源性腹泻就造成几百万儿童死亡，即使在发达国家也至少有三分之一的人患食源性疾病，沙门菌(Salmonella)是主要的病原体之一。随着生产生活模式的改变，地域之间人员、食品往来、物资流通更加广泛，食品加工、供给及饮食方式的多样化，每年世界范围包括我国在内都会有沙门菌引起的食源性疾病报道，所造成的公共卫生问题不容忽视，卫生经济负担逐渐引起相关部门的重视。沙门菌有2500多个血清型，其中鼠伤寒(Salmonella entericaserovar Typhimurium，S.Typhimurium)是引起人类胃肠炎或食物中毒最常见，最重要的血清型之一，寄生于人体和爬行类动物的肠道，是一种重要的人畜共患病原菌，临床主要表现为胃肠炎型、败血症等沙门菌病，由该菌引起的食源性疾病暴发在国内外经常发生，并造成重大的经济损失。 广东省每年都会有鼠伤寒沙门菌引起的食物中毒事件报道，腹泻暴发事件由以前的点源性集中暴发，越来越多地转变为跨地区的“散在暴发”，使污染源及传播途经的发现越来越依赖于分子分型手段的辅助及确认。目前已有比较成熟的国际通用标准化脉冲场凝胶电泳(Pulse-Field Gel Electrophoresis，PFGE)分型方案、第二代分子分型技术多位点可变数目串联重复序列分析(Multiple-locusVariable-numbers Tandem Repeat Analysis，MLVA)以及英国华威大学公布的7个管家基因位点的多位点序列分析(Multiple Locus Sequence Typing，MLST)分型方法，并成功应用于多起由鼠伤寒沙门菌引起的食源性疾病暴发的溯源调查。为了建立以实验室为基础的主动监测系统，完善分子分型网络库，广东省自2009年正式启动沙门菌加强监测(Enhance Salmonella Surveillance，ESS)，对散发的腹泻患者进行监测，通过监测发现鼠伤寒沙门菌为本省非伤寒沙门菌感染性腹泻病例的优势菌型。 本研究旨在广东地区开展鼠伤寒沙门菌分子分型监测研究，对2009～2011年ESS的鼠伤寒沙门菌临床分离株进行PFGE和MLVA分子分型，以获取菌株的核酸指纹基础数据，并分析本省监测点医院腹泻病例临床分离株之间的遗传学关联性，了解其分子遗传特征，为发现鼠伤寒沙门菌可能引起的暴发提供本底发病水平，为实验室监测、鉴定溯源及防控预警提供技术支持和数据参考，科学防控鼠伤寒沙门菌所致的食源性疾病提供决策依据，提高食源性疾病的检测和防控能力。 研究目的： 1、了解广东省2009～2011年沙门菌加强监测系统的现状，主要分析优势血清型鼠伤寒的流行病学特征、抗生素敏感性和多重耐药的特点。 2、对三年加强监测收集的鼠伤寒沙门菌进行PFGE分型，对菌株带型的聚集和分布规律进行分析，以发现带型的流行病学规律，为监测和暴发研究提供基础的分子分型数据库。 3、参考PulseNet公布的鼠伤寒沙门菌MLVA分型标准方案，进行相关地优化，并将其应用于加强监测系统的分型分析，对MLVA型别的亲缘进化关系和分布规律进行分析，并与PFGE分型进行比较，综合评价MLVA的分型能力，以阐明该方法实际应用的价值和意义，实现简便、快速的分型技术提高实验室主动监测能力的目标。 研究方法 1、采用WHO推荐的改良K-B纸片扩散法对广东省2009～2011年ESS的鼠伤寒沙门菌进行抗生素敏感性实验。根据美国2012版CLSI选择12种抗生素纸片和判读敏感性结果，最后使用WHONET5.4进行抗生素敏感性试验数据分析。菌株的流行病学资料和检测情况录入Excel2003，并将数值导入SPSS13.0软件进行统计分析，对2009～2011年加强监测系统沙门菌的阳性检出率状况，优势血清型鼠伤寒的地区、时间及人群分布特点，以及抗生素敏感性和多重耐药的特点进行描述性统计分析。 2、参照国际PulseNet的沙门菌PFGE分子分型标准操作方案，对上述沙门菌的优势血清型鼠伤寒进行分子分型。菌株先经限制性内切酶消化，脉冲场凝胶电泳后，使用凝胶成像分析系统生成图像条带， BioNumerics软件对图像条带进行识别、处理，H9812菌株作为标准分子量进行校准。选择非加权配对算术平均法进行条带的聚类分析，根据分析结果使用统一命名规则对条带进行编号，建立沙门菌加强监测的PFGE分子分型数据库。结合菌株的流行病学资料，使用描述性分析归纳带型的聚集和分布规律，主要是三间分布规律;并对优势带型的三间分布差异进行卡方检验，同时结合耐药谱型进行关联性分析。 3、参考PulseNet推荐的7个位点MLVA标准操作方案，对反应体系和检测步骤进行相关的优化，并将其应用于加强监测系统鼠伤寒沙门菌的分型分析。使用ABI3730XL测序仪进行PCR产物片段大小的检测，GeneMapper软件对片段大小对应的毛细管荧光信号进行识别，参照普通琼脂糖电泳的结果，对片段大小进行确认，计算相应位点的重复数，BioNumerics软件对重复数进行最小生成树分析，根据分析结果使用既定命名规则对MLVA型别进行编号，建立沙门菌加强监测的MLVA分子分型数据库。结合菌株的流行病学资料，对MLVA型别的亲缘进化关系、分布规律以及与耐药谱的关系进行分析，同时与PFGE分型进行比较，综合评价MLVA的分型能力和实际应用价值。 研究结果 1、三年监测收集总的样本数为19895份，沙门菌的年均检出率为4.03％(802/19895)，鼠伤寒沙门菌的年均检出率、构成比分别为1.38％(275/19895)、34.29％(275/802)，鼠伤寒为广东省沙门菌的优势血清型。275株鼠伤寒沙门菌，以2010年的构成比最大(136/275，44.88％)，每年的5月、9月为发病高峰，男女比例为1.57∶1，不同年份性别间差异无统计学意义（P＞0.05），0～1岁的婴幼儿为主要发病人群(157/275，57.09％)，各年份不同年龄段差异有统计学意义（P＜0.05），主要来源于广州(95/275，34.55％)、中山(59/275，21.45％)等珠三角城市群。 2、275株鼠伤寒沙门菌抗生素敏感性试验结果显示，对头孢类抗生素敏感性高，均为80％以上，而对环丙沙星耐药率最低(6.2％)，对其余8种抗生素高度耐药，耐药率在68.4％～90.5％之间;除了环丙沙星、链霉素，各年份的抗生素耐药率变化趋势一致，不同年份的菌株对氨苄西林、萘啶酸、磺胺甲噁唑和四环素耐药率差异均有统计学意义（P＜0.05）;3株鼠伤寒沙门菌(编号ESS221、463、797)对所检测的12种抗生素全部耐受，255株鼠伤寒为多重耐药株(92.7％)，AMP+CHL+NAL+SMX+STR+TCY+TMP+GEN为广东省最主要的多重耐药谱型(104/275，37.8％)。 3、275株鼠伤寒沙门菌经XbaⅠ酶切电泳后，相似值为56.09％～100％，分为124种带型、7大聚类簇，分型D值为0.9286，每种带型包含1-71株菌株，平均每种带型有2.22株菌。30种带型在不同地区交叉出现，17种带型在不同年份交叉出现。优势带型为JPXX01.GD0004共71株，主要包括广州21株(29.6％)、中山17株(23.9％)、东莞14株(19.7％)，主要集中于2010年(51/71，71.8％)，5月(14/71，19.72％)、9月(11/71，15.49％)为高峰期，以0～1岁男婴为主，优势条带的分布符合菌株的流行特征，不同地区、年代、性别以及年龄组间的分布差异有统计学意义（P＜0.05）;优势带型主要对5～9种抗生素耐药，带型JPXX01.GD0035和JPXX01.GD0047的耐药谱为AMP+CHL+NAL+SMX+STR+TCY+TMP+GEN。 4、275株鼠伤寒沙门菌的MLVA分型结果显示，所有菌株分为143种型别、5个亲缘进化群，D值为0.9665，每种型别有1～42株菌株，平均每种带型包含1.92株菌;29种型别在不同地区交叉出现，14种型别在不同年份交叉出现，优势型别为001(5-10-4-8-24-11-33)42株，流行病学特点与PFGE的优势带型相似;与始祖GDMT001亲缘关系越近，对各种抗生素的耐药性表现越相似，其中001～007(除了004)型对环丙沙星之外的其他抗生素耐药率较高， MLVA型别与耐药谱型AMP+ CHL+NAL+SMX+STR+TCY+TMP+GEN完全一致的菌株比较多，尤其是在含单株的型别中比较常见。 5、MLVA与PFGE分型能力比较显示，MLVA分型的D值(0.9665)大于PFGE-XbaⅠ单酶切分型的D值(0.9286)，而与PFGE-XbaⅠ-BlnⅠ双酶切分辨能力(D值为0.9891)相当;6株001型、4株002型、2株003型、3株005型及2株007型均对应于PFGE-BlnⅠ的部分JPXA26.GD0001型及分别对应于部分JPXA26.GD0006、0005、0036、0050、0017型，即MLVA能将BlnⅠ酶切后的条带进一步区分为不同的型别。 研究结论 1、鼠伤寒为广东省沙门菌的的优势血清型，2010年的构成比最大，集中分布于广州、中山等珠三角城市群，每年的5月、9月为发病高峰，以0～1岁的男婴患者为主;所有鼠伤寒沙门菌对头孢类抗生素敏感性高，对环丙沙星耐药率最低，对其余8种抗生素高度耐药，多重耐药形式严峻，AMP+ CHL+NAL+SMX+STR+TCY+TMP+GEN为最主要的多重耐药谱型。 2、初步建立了广东省ESS的分子分型数据库，PFGE和MLVA分子分型方法均显示广东省鼠伤寒沙门菌具有遗传多样性。型别的聚集和分散符合菌株的总体流行病学特征。 3、两种分型方法的DNA指纹图谱和耐药谱无明显一致性。 4、MLVA的分辨能力高，不仅从宏观上对菌株的相似性进行分析，而且从微观上揭示细菌的亲缘进化关系，在确认鼠伤寒沙门菌引起的暴发事件时，采用MLVA分型方法可满足菌株聚集性分析。

目录

摘要

前言

第一部分 鼠伤寒沙门菌的加强监测现况

一 材料和方法

二 结果

三 讨论

第二部分 鼠伤寒沙门菌PFGE分型研究

一 材料和方法

二 结果

三 讨论

第三部分 鼠伤寒沙门菌MLVA分型研究

一 材料和方法

二 结果

三 讨论

全文小结

参考文献

附录 缩略词表(Abbreviations)

硕士期间发表论文的情况

致谢

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