江苏省部分地区尿道致病性大肠杆菌(UPEC)分子流行病学调查与致病性研究

摘要

尿道感染(urinary tract infections，UTIs)是人类常见疾病，大部分女性一生中至少经历一次泌尿道感染。迄今为止，尿道致病性大肠杆菌（uropathogenic Escherichia coli，UPEC）是所有泌尿道感染中最常见的病原体。UPEC通过携带特定的毒力因子黏附并侵入宿主，突破宿主自身天然的免疫防御系统，引起某些组织损伤和炎性反应。UPEC在肠道外的生存能力使得它们能导致包括泌尿道感染在内的多种疾病。我国对UPEC的研究还处于初步阶段，相关的流行病学资料比较缺乏，给由UPEC引起的泌尿道感染以及混合性尿道感染的防治带来了困难。本课题旨在收集江苏省部分地区UPEC分离株的基础上，了解本地区UPEC的分子流行病学情况，为深入研究该病的致病机理和防制措施奠定基础。
　　本研究自2011年9月起至2012年9月止，总共从江苏省部分地区尿道感染临床病例中分离、鉴定出183株UPEC分离株。并且通过一系列分子生物学方法，对UPEC分离株的血清型、种系发生型、毒力基因作了研究。研究发现分离菌株中最常见的血清型为O1，其它主要血清型还有O6、O12、O15、O26、O74和O75;种系发生型中，D和B2型最为常见，分别占分离株的41％和30％，而A和B1型分别占17％和12％。
　　本课题并未对所有的毒力基因进行检测，而是选取了14个和UPEC致病性密切相关的毒力基因。在受检的14个毒力基因中，tonB和dsdA的检出率最高，分别为98％和97％。degP、ompR和fimH的检出率也在90％以上;某些毒力基因如fliC、neuC、ireA、vat，在UPEC菌株中的检出率不高于23％。在分离到的183株UPEC菌株中，受检毒力基因数量在10个以上的总计有56株(30.6％)，在5个以下的总计有9株(4.9％)，介于两者之间的为118株(64.5％)。
　　根据国内外研究报道，本文分析O血清型、种系发生分型、毒力基因数量之间的相互关系，选择常见血清型O1(S128、S22)、O4(S33)、O75(S85)菌株和非常见血清型江苏地区流行菌株O15(S73)、O26(Y19)、O74(S100)在1日龄雏鸡、21日龄SPF鸡动态分布试验、6-8周龄BALB/c小鼠的致病性进行分析，发现:
　　1日龄雏鸡致死性试验结果表明:E058、U17接种鸡在24 h内死亡率达到100％。常见血清型菌株S33(O4)、S100在24 h内死亡率同样达到100％; S58、S128(O1)在第2d死亡率达到100％; S85(O75)在第3d鸡全部死亡。而非常见血清型菌株S100(O74)在24 h内死亡率同样达到100％，S58(O74)在第2d鸡全部死亡，Y19(O26)仅在第2d引起2羽1日龄雏鸡的死亡;S73仅在第3d造成1羽雏鸡的死亡。其他菌株S22(O4)、S19(O15)、S51(O19)及阴性对照组均未导致鸡的死亡。
　　21日龄SPF鸡动态分布结果表明:与高致病性菌株U17相比，UPEC分离株常见血清型S33(O4)的动态分布结果与U17差异不显著(P＞0.05); S128(O1)除肝、肾外，其他脏器中的动态分布结果也显著或极显著低于U17，但与E058菌株差异不显著(P＞0.05)。同属O1血清型的S22菌株则表现为极低或无致病力;S85(O75)的动态分布结果与U17相比差异极显著(P＜0.001)，说明S85致病性极显著低于U17，同时与E058相比也有明显差异。而非常见血清型江苏地区流行菌株S100(O74)、S73(O15)、Y19(O26)总体来说与U17差异极显著，但S100比其他两菌株在各个脏器的带菌量上略表现更高的致病力。病理切片结果表明，某些高致病性菌株（如U17、S33）表现出大肠杆菌肠道外感染的典型病理变化，心外膜增厚，大量炎性细胞浸润和细菌增殖等。
　　6-8周龄BALB/c小鼠感染模型中，与高致病性菌株U17相比，结合尿液、膀胱和肾脏中的细菌计数结果，初步表明常见血清型S33菌株比U17致病性更强，而非常见血清型S73菌株致病性较弱或无致病力。根据病理切片分析，所有UPEC分离菌株都不能导致6-8周龄BALB/c小鼠全身性感染，即心脏、肝脏、脾脏、肺脏未出现任何病理性变化。泌尿系统相关脏器肾脏、输尿管亦正常，与国外报道的情况相符。但是某些强毒力菌株(如U17、S33、S128)可导致膀胱固有层毛细血管扩张充血，组织结构疏松，可见程度不等的炎性细胞浸润。
　　综上所述，常见血清型O4(S33)致病性较U17更强，O1血清型的S128菌株与U17相比致病性相当，而同属于O1血清型的S22菌株致病性较弱，在一定程度上反映了毒力基因数量的多少和致病性的强弱之间存在一定的正相关关系。同时，非常见血清型江苏地区流行菌株O74(S100)亦具有一定的致病性，与常见血清型O75(S85)致病性无差异，而O15(S73)、O26(Y19)血清型菌株致病性较弱或无致病力。