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目的:2002年海南省人民医院谷海瀛教授从一例肺炎患者的痰中分离出1株假单胞新菌种,临床病例显示该菌的致病力很强。谷海瀛教授将其命名为海南假单胞(Pseudomonashainanensis,PH),其基因序列已被GenBank承认并接收,接受号为AY120881。该细菌是引起人类感染的第13个假单胞新菌种。PH的16SrRNA进化亲缘关系树表明,该菌株属于假单胞菌属,与铜绿假单胞菌(PA)的亲缘关系最为接近,该菌株有荚膜,而荚膜可能是致病性较强的因素之一。然而,PH的致病性在现尚不清楚。为此,本研究通过动物实验,建立铜绿假单胞菌与海南假单胞菌慢性感染的动物模型,使其与常见的假单胞菌-铜绿假单胞菌进行致病力的比较。通过检测肺泡灌注液(BALF)中白细胞数、中性粒细胞百分比、细胞因子IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α观测其炎症反应情况,检测血清中金属基质蛋白酶2(MMP-2)反映肺纤维化的进程,从而比较海南假单胞菌与铜绿假单胞菌在致病力方面的差异,对于认识这一新菌种致病性有十分重要的意义,并且为由该菌引起的其他病例的诊断和治疗提供了科学依据。
方法:1实验动物:雄性昆明小鼠,体重26-32g,购自海南省人民医院动物实验室。2建立支气管慢性感染的动物模型:85只实验动物分为四组,A组经支气管接种无菌琼脂糖珠悬液,B组经支气管接种富含铜绿假单胞菌琼脂糖珠悬液,C组经支气管接种富含海南假单胞菌琼脂糖珠悬液,D组作为健康对照组。3分别于接种后1天、2天、3天、5天、7天将小鼠麻醉后,经心脏取血,收集血清用于细胞因子、MMP-2和尿素等成分的检测;进行肺泡灌注,收集回收液,进行细菌培养;计数WBC并分类;检测细胞因子、MMP-2,并通过尿素稀释倍数校正。肺组织用来做病理检查。4统计学分析:计量数据以均数±标准差表示,每组不同时间标本检测结果的差异及组间差异用方差分析处理。P<0.05有统计学意义。所有数据均用EXEL及SAS8.0统计学软件包分析处理。
结果:1肺泡灌注液细菌学检测:24只感染PA的小鼠中有21只肺泡灌注液经培养分离出PA(感染率为87.5%);29只感染PH的小鼠中有26只肺泡灌注液经培养分离出PH(感染率为89.6%)。然而,仅有1只接种无菌琼脂的小鼠肺中分离出细菌,余下阴性。5只未接种小鼠肺泡灌注液细菌培养阴性。2肺泡灌注液中炎性介质水平:感染组(B组与C组)与未感染组(A组)BALF中炎性蛋白介质水平有明显差异(P<0.05)。BALF中mTNF-α、mIL-1β、mIL-6及mIL-8在接种PH1-2天达到高峰,在接种PA2-3天达到高峰,几乎所有细胞因子在接种7天后接近正常水平。血中未检测到mTNF-α、mIL-1β、mIL-6及mIL-8。3泡灌注液中中性粒细胞数量:接种PH组中性粒感染2天后百分比最高(大约91%±4.29%),接种PA组中性粒感染3天后百分比最高(大约87.4%±3.71%),接种无菌琼脂小鼠中性粒1天最高(59%±7.6%)。中性粒在BLA中绝对数量显示,A组接种无菌琼脂小鼠BLA中中性粒细胞绝对值1天后最高。B组峰值在感染PA后3天(878×106±76.9×106cells/mlBLAF),C组峰值在感染PH后2天(835×106±97.5±106cells/mlBLAF)。4血清中金属基质蛋白酶A(MMP-2):感染组(B组与C组)与未感染组(A组)血清中金属基质蛋白酶A(MMP-2)水平有明显差异(P<0.05)。B组与C组都是在第三天MMP-2水平达到峰值。5病理学:无菌组肺病理反应为组织柔软、集中、单核细胞浸润,PA与PH感染组在小血管和小支气管周围有中性粒细胞浸润,这种渗入有些已经到达实质。
结论:1本实验成功建立了慢性海南假单胞菌的肺炎动物模型,肺组织在感染的第1天即有炎性改变,大致7天恢复正常。BALF中分离培养出海南假单胞菌,感染后7天内一直存在。2海南假单胞菌引起炎症反应的峰值(1-2天)比铜绿假单胞菌引起的炎症反应的峰值(2-3天)要早,即海南假单胞菌所致病情进展较快,分析其原因,可能与海南假单胞菌有外荚膜有关,我们对此将在以后的研究中进一步证实。3海南假单胞菌引起炎症反应各项指标的峰值与铜绿假单胞菌引起的炎症反应的峰值并无明显差异(P>0.05),提示海南假单胞菌与常见的铜绿假单胞菌所致炎症反应程度大致相当。4动物模型循环系统中检出金属基质蛋白酶MMP-2,海南假单胞菌引起的感染组与铜绿假单胞菌引起的感染组都是在第三天MMP-2达到峰值,与无菌组有明显差异(P<0.05),但两组峰值之间并无明显差异(P>0.05),由此推测这两种假单胞菌在引起慢性阻塞性肺疾病(COPD)的进程上大致相同。说明海南假单胞菌与常见的铜绿假单胞菌一样会在肺部炎症基础上引起肺部一定程度的纤维化。