HCMV活动性感染与尿路上皮癌的相关性研究及临床分离株的UL83、UL137和UL145基因序列特征分析

摘要

目的:
　　随机采集尿路上皮癌患者的癌变组织和抗凝血标本进行人巨细胞病毒(human cytomegalovirus,HCMV)分离和鉴定,结合临床资料分析比较HCMV活动性感染与尿路上皮癌发生发展尤其是复发的相关性,并对HCMV临床分离株进行UL83、UL137和 UL145基因和氨基酸序列检测,进一步了解其遗传变异与尿路上皮癌之间的相关性,为尿路上皮癌发病机制研究提供新线索。
　　方法:
　　从安徽医科大学第一附属医院及第二附属医院采集的33例经病理检测确诊为尿路上皮癌患者的组织和血标本,进行如下处理:(1)HCMV感染的病原学检测:分别采用细胞培养病毒分离法进行病毒分离;PCR检测HCMV UL55和UL83基因;HCMV pp65抗原血症;ELISA检测HCMV IgG及IgM;记录分析结果,确定尿路上皮癌患者HCMV活动性感染率。诊断HCMV活动性感染的实验室证据包括:①病毒分离:是诊断活动性感染的“金”标准;②病毒形态学观察和巨细胞包涵体;③病毒抗原检测,如基质蛋白(pp65)等;④特异性病毒基因检测(mRNA、DNA):采用PCR法;⑤特异性抗体检测:双份血清抗HCMV-IgG滴度≥4倍增高或抗HCMV-IgM阳性有诊断意义。结合相关资料,本研究采用任一病例具备上述三项阳性即可判定为HCMV活动性感染。
　　(2)尿路上皮癌患者标本中HCMV临床分离株的鉴定:对病毒分离出现HCMV特征性细胞病变效应(cytopathic effect,CPE)的标本进一步从以下几个方面对HCMV临床分离株进行较为系统的鉴定:采用透射电镜观察病毒形态结构、病毒基因的RT-PCR鉴定、病毒蛋白免疫荧光的鉴定以及VZV、HSV-1、HSV-2、HCMV AD169株等病毒感染的排除试验等。
　　(3)HCMV分离株UL83、UL137和UL145基因序列的遗传变异分析:对临床分离株、本室HCMV AD169株、HCMV AD169株(美国哥伦比亚大学陈敬贤教授惠赠)分别提取DNA进行UL83、UL137和UL145基因PCR扩增、测序,并与Genebank公布的各HCMV毒株进行比对和分析,运用MEGA4.0软件分析绘制系统发育树。
　　结果:
　　(1)尿路上皮癌患者HCMV感染的病原学检测结果:在33份抗凝血标本中,分离到1株临床分离株,该标本经盲传三代出现典型HCMV特征性CPE,经鉴定为HCMV。对患者的抗凝血及组织DNA标本采用PCR检测HCMV UL55和UL83基因、抗凝血标本的HCMV pp65抗原血症及HCMV IgM抗体检测均为阳性的有6份,参照上述HCMV活动性感染评价标准,因此可以判定在33例尿路上皮癌患者中,HCMV活动性感染者有6例,活动性感染率为18.2％(6/33)。结合患者的临床资料进一步分析发现,下列情况均与HCMV活动性感染有关,尿路上皮癌患者的腰痛、复发及病理分级均与HCMV活动性感染相关,且HCMV活动性感染者其病理分级程度升高。
　　(2)尿路上皮癌患者标本中HCMV临床分离株鉴定:透射电镜观察到在感染临床分离株的HF细胞核内有典型的疱疹样病毒颗粒,为大小约100~120nm的核衣壳;HCMV UL55及UL83基因RT-PCR检测均阳性;免疫荧光检测病毒蛋白IE1,结果为阳性;PCR检测VZV、HSV-1、HSV-2 DNA,结果均为阴性;PCR检测HCMV UL137及UL145基因,结果均为阳性,而对照的HCMV AD169株为阴性。上述结果证实:此分离毒株为HCMV,命名为:07-Hefei-CHN-12。
　　(3)HCMV临床分离株UL83、UL137及UL145基因序列分析:HCMV临床分离株UL83基因序列经Clustal W软件比对后发现:UL83基因及其编码氨基酸序列与Genebank公布的HCMV AD169、Towne和Merlin株相应序列同源性在97%~100%之间,与HCMV AD169标准株相比,分离株07-Hefei-CHN-12的第18位氨基酸发生了由V到F的突变及第231位氨基酸发生了由G到R的突变,均是具有诱导CTL反应能力的抗原表位区;初步推测,该毒株的UL83基因的CTL表位变异可能与该患者表现为HCMV活动性感染具有相关性。系统发育树显示: HCMV07-Hefei-CHN-12株与Genebank中发布的5株HCMV分离株及Towne、Toledo、Merlin株同属于一个大的支群,HCMV AD169标准株、本室HCMV AD169株和HCMV AD169株(美国哥伦比亚大学陈敬贤教授惠赠)属于另外支群。HCMV07-Hefei-CHN-12株UL137基因与Genebank公布的24个序列的UL137基因进行对比,发现变异均为碱基替换,无插入及缺失突变,共发现27处碱基序列存在多态性。系统发育树显示:HCMV07-Hefei-CHN-12株与HCMV8j、15j、22m、25j和33j株同处在一个支群内,且处于同一进化距离,亲缘关系相近。HCMV07-Hefei-CHN-12株UL145基因与Genebank公布的10个序列的UL145基因进行对比,发现变异均为碱基替换,无插入及缺失突变,共发现32处碱基序列存在多态性。系统发育树显示:HCMV07-Hefei-CHN-12株与HCMV Merlin、AF1、U11株处于同一个支群中,且与其亲缘关系较近。
　　结论:
　　(1)在33例尿路上皮癌患者中,具有HCMV活动性感染者为6例,阳性率为18.2%;结合临床资料分析发现,尿路上皮癌患者产生腰痛的临床症状、复发及病理分级程度升高均与HCMV活动性感染有关。
　　(2)从尿路上皮癌患者血白细胞中分离获得一株HCMV临床分离株,经透射电镜、RT-PCR、免疫荧光以及HCMV AD169株和其他类似疱疹病毒排查鉴定,初步证实为HCMV病毒,命名为07-Hefei-CHN-12。该临床分离株UL137、UL145和UL83基因序列比对及进化树分析表明:UL83基因的突变可能是该分离株能够导致HCMV活动性感染的原因之一;且初步推测UL83基因的CTL表位变异可能与该患者的HCMV活动性感染具有相关性。UL137及UL145 DNA序列及氨基酸序列高度保守。上述实验结果为今后进一步研究奠定基础。

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缩 略 词 表

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1 前言

1.1 HCMV生物学特性

1.2 HCMV感染与肿瘤

1.3 HCMV感染与尿路上皮癌

2 材料及方法

2.1 研究方案

2.2 材料

2.3 研究方法：本研究获得了安徽医科大学伦理道德委员会的批准。

3结果

3.1 尿路上皮癌患者HCMV活动性感染的病原学检测及其临床资料的分析

3.2 HCMV临床分离株的鉴定及其UL83、UL137基因和UL145基因序列的遗传变异分析

4 讨论

4.1 HCMV活动性感染与尿路上皮癌的相关性

4.2 HCMV临床分离株UL83、UL137及UL145全长基因的遗传变异分析

4.3 课题设计的优缺点

5. 结论

参考文献

附录一：各毒株UL83、UL137及UL145基因全长的测序结果

附录二：个人简历

致谢

综述