fimH基因对尿路致病性大肠埃希菌1型菌毛粘附功能影响的初步探索

摘要

目的：
　　尿路致病性大肠埃希菌(UPEC)是引起尿路感染的主要致病菌，UPEC通过多种毒力因子引起宿主损害，其中菌毛在细菌粘附、侵袭等方面起着重要作用，尤以1型菌毛最常见，而fimH基因编码的1型菌毛顶端FimH蛋白粘附于人尿道上皮细胞是引发尿路感染的关键环节。基于fimH基因在1型菌毛粘附过程中所起的重要作用，本研究的目的是探讨fimH基因对UPEC1型菌毛粘附功能的影响，比较1型菌毛粘附阳性与阴性菌株的基因变化，为治疗泌尿系统感染和相应疫苗的研制打下基础。
　　方法：
　　收集天津地区三家三级甲等医院（天津医科大学第二医院、天津市一中心医院、天津市儿童医院）2012年1月至2013年1月非植入尿导管患者尿标本分离的非重复感染大肠埃希菌共171株进行研究，通过PCR方法进行fimH基因片段扩增与琼脂糖凝胶电泳，判断fimH基因携带情况;UPEC表达1型菌毛的能力通过与酵母细胞的粘附实验来检测，通过酵母细胞粘附实验检测1型菌毛的粘附情况，比较二者的关系;针对所有fimH基因阳性、1型菌毛粘附测定阴性的菌株进行RT-PCR实验，检测fimH基因是否发生转录，研究fimH基因转录对1型菌毛粘附作用的影响;将最后所得的fimH基因阳性、1型菌毛粘附测定阴性、fimH基因发生转录的菌株，与随机选取的fimH基因阳性、1型菌毛粘附测定阳性的对照菌株，进行fimH基因序列测定，进行核苷酸与氨基酸序列分析，研究fimH基因突变及氨基酸突变对1型菌毛粘附作用的影响。
　　结果：
　　天津地区171株大肠埃希菌中，通过fimH基因片段扩增发现，29株fimH基因阴性，142株fimH基因阳性，fimH基因携带率达83％。通过与酵母细胞的粘附实验，其中98株1型菌毛粘附测定阳性，73株1型菌毛粘附测定阴性，1型菌毛粘附率57％。171株大肠埃希菌中，所有1型菌毛粘附菌株均携带fimH基因，但是，携带fimH基因的菌株不一定发生粘附。对44株fimH基因阳性、1型菌毛粘附测定阴性的菌株进行RT-PCR，结果8株fimH基因未发生转录，36株fimH基因发生转录。由此可见，携带fimH基因未发生转录而导致1型菌毛粘附阴性的菌株占18％。对fimH基因阳性、1型菌毛粘附测定阴性、fimH基因发生转录的36株菌株（下称粘附阴性组），与随机选取的fimH基因阳性、粘附阳性的37株对照菌株（含CFT073，下称粘附阳性组）进行fimH基因测序，序列比对结果显示，从34bp-873bp位点，在53个多态位点共发生62个单核苷酸多态性(SNP)改变。氨基酸比对结果显示，其中，9个SNP改变共引起9种氨基酸改变。分别位于第49、51、90、94、102、128、187、190、219位氨基酸位点，其余53个SNP改变未引起氨基酸改变。其中第94位、第102位和第187位氨基酸位点均易发生突变，以上三个位点两组间差异无统计学意义(x2=0.11，0.08和0.45，P＞0.05）;第49位、第90位与第128位突变率较低，以上3个位点两组间差异无统计学意义（x2=0.21，0.00和1.47，P＞0.05）;第51位粘附阴性组与粘附阳性组突变率分别为22.2％，51.4％，两组间差异有统计学意义(x2=6.64，P=0.010)，后者较前者该位点易发生突变;第190位与第219位粘附阴性组突变率分别为16.7％，19.4％，而粘附阳性组未见突变，两组间差异有统计学意义（x2=4.69和5.87，P＜0.05）。粘附阴性组其余23株菌无法用单核苷酸多态性(SNP)改变解释其粘附阴性。
　　结论：
　　所有1型菌毛粘附阳性的UPEC菌株均携带fimH基因，说明fimH基因在1型菌毛的粘附过程中发挥了不可或缺的作用;除了转录调控外，fimH基因的突变与缺失可以影响1型菌毛的粘附功能;本研究发现了可能引起1型菌毛粘附功能改变的常见突变位点;粘附过程中除fimH基因这一关键因素外，其他基因可能也会影响1型菌毛的粘附功能。

目录

声明

摘要

缩略语／符号说明

前言

研究现状、成果

研究目的、方法

一、UPEC 1型菌毛粘附功能与fimH基因调查研究

1．1 材料和方法

1．1．1 菌株来源与鉴定

1．1．2 主要实验仪器与试剂耗材

1．1．3 实验流程

1．1．4 实验方法

1．2 结果

1．2．1 fimH基因携带情况

1．2．2 1型菌毛粘附情况

1．2．3 fimH基因携带情况与粘附情况之间的关系

1．3 讨论

1．4 小结

二、UPEC 1型菌毛粘附过程中fimH基因的作用分析

2．1 材料和方法

2．1．1 菌株来源与鉴定

2．1．2 主要实验仪器与试剂耗材

2．1．3 实验流程

2．1．4 实验方法

2．2 结果

2．2．1 fimH基因的RT-PCR结果

2．2．2 DNA序列比对结果

2．2．3 氨基酸序列比对结果

2．3 讨论

2．4 小结

结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

综述 尿路致病性大肠埃希菌1型菌毛及尿路感染防治的研究进展

致谢