鱼类病原迟钝爱德华氏菌的分离鉴定及其群体感应系统的初步研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuejun2004
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迟钝爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)是目前在水产养殖业中具有极大危害的革兰氏阴性病原菌。其宿主范围广,从鱼类、两栖类、爬行类直到哺乳类都有该菌感染的病例报道。更为重要的是,E.tarda还是一种重要的人畜共患病病原菌,它是爱德华氏菌属中唯一感染人类的成员。E.tarda除了给水产养殖造成巨大的损失外,还直接对人类健康造成了威胁。目前对于迟钝爱德华氏菌的致病机理仍不清楚。 本课题于发病的大菱鲆体内分离得到了一株迟钝爱德华氏菌EIB202强毒株,对其生理生化特征、抗性、质粒、致病力等进行了多方面研究。同时,还考察了包括我们分离鉴定的菌株在内的来源于山东、福建等地的不同迟钝爱德华氏菌株在生理生化、抗性、质粒、致病力、毒力相关基因方面的差异,并对这些菌株进行了初步分型。在此基础上,鉴定了EIB202的群体感应系统,初步研究了AI-1介导的群体感应系统与其致病力之间的关系,同时还研究了环境应激性关键因子RpoS对群体感应系统及毒力的影响,为后续对该菌的致病机理研究及疫苗的开发奠定了基础。 分离菌株EIB202,经生理生化及16S rDNA鉴定为迟钝爱德华氏菌,将该菌对健康大菱鲆进行人工感染,发现可以导致健康大菱鲆出现与自然病例同样的症状并死亡,从病鱼体内可分离得到与原感染菌株一致的病原菌,证明EIB202即为大菱鲆爱德华氏菌病的病原。在此基础上,对比了该菌株对不同模式动物的感染情况,发现该病原菌可以在实验室条件下感染剑尾鱼和斑马鱼,导致两种模式动物出现合并腹水症的出血性败血症状,证明可以利用以上模式动物在实验室条件对该菌的致病力进行初步考察。 本研究还考察了19株不同来源迟钝爱德华氏菌的生理生化特性、药敏特性、野生大质粒及毒力的差异。根据生理生化特性,可以将080813和ETV归类为迟钝爱德华氏菌生物类群I,其余17株菌为野生型。在这19株菌中抗性差异较大,由本试验分离的菌株具有较多的抗性,包括氯霉素、四环素类及喹诺酮类抗生素。19株E.tarda中有7株对氯霉素敏感。对氯霉素具有抗性的菌株中,除080813和080729两株菌氯霉素抗性决定基因为catll,其它具有氯霉素抗性的菌株的决定基因均为catIII,提示这两类氯霉素抗性菌株在获得抗性的来源上有较大差异。质粒图谱显示,质粒的分布也具有一定的地域差异。根据我们已全基因组测序的EIB202信息,发现该菌株存在一个43.7 kb的大质粒,与质粒电泳图谱相符,质粒上有包括catIII在内的多种抗性基因。在19株E.tarda中,ETV和ATCC15947缺乏T6SS分泌蛋白基因evpP和evpC,而这两株菌在毒力上比其它菌株弱,说明了T6SS可能在致病过程起到重要作用。 群体感应在多数病原菌致病过程起到重要的作用。本研究根据EIB202全基因组信息,鉴别了AI-1和AI-2介导的群体感应系统相关基因edwI、edwR和luxS,其编码蛋白分别与欧文氏菌ExpI、ExpR和LuxS同源度达58%、76%和78%。根据全基因组信息的筛查,发现在EIB202中没有LuxL、LuxM、LuxP等同源物,提示该菌并不存在哈氏弧菌中类似的AI-1介导的群体感应系统。通过考察19株不同来源迟钝爱德华氏菌AHLs类信号分子的分泌及edwIR、luxS基因的分布,发现虽然这19株菌均可以合成AHLs类信号分子,但ATCC15947可能具有与edwIR和luxS同源度并不高的群体感应系统。 在此基础上,通过对EIB202菌株的edwl基因进行框内部分缺失,考察了edw IR群体感应系统对迟钝爱德华氏菌生物被膜、溶血素、鲤鱼上皮瘤细胞(EPC)的侵染能力及对模式动物的毒力作用,发现edwI缺失突变株的以上特性均与野生菌株差异不大,但有一个21 kDa蛋白受到edwI调控,说明在迟钝爱德华氏菌致病过程中edwI可能并未起到直接作用。 迟钝爱德华氏菌具有宿主多样性和地域多样性,并且能够寄生于鱼类巨噬细胞内。对于胞内寄生菌来说,在自然环境中尤其是入侵宿主后势必会遇到各种环境压力。病原菌对这些环境的抗逆性直接与其能否存活下来并成功感染相关。本文考察了迟钝爱德华氏菌关键抗压力调控因子RpoS对其胞内寄生及毒力的影响,克隆并鉴定了迟钝爱德华氏菌RNA聚合酶因子RpoS的编码基因,通过BLAST比对发现,该基因产物与欧文氏菌、沙雷氏菌等肠杆菌科致病菌的RpoS高度同源(87%)。通过同源重组的方式将rpoS进行了框内部分缺失,导致迟钝爱德华氏菌对饥饿、高盐、过氧化氢及血清抗性等压力高度敏感,同时生物被膜合成能力增加,分泌的硫酸软骨素酶活性增强。rpoS部分缺失菌株在EPC细胞内的内化能力明显下降,但对模式动物斑马鱼的LD50并无明显变化,且rpoS的部分缺失导致信号分子合成酶edwI和luxS的表达水平下降了3.7和2.5倍,这说明RpoS并不是直接调控E.tarda毒力,而是通过潜在的毒力因子或系统进行调控。
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