志贺菌、大肠杆菌中CRISPR/Cas系统分布及其与毒力和耐药的关系

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志贺菌是感染性腹泻的病原体之一,可引起细菌性痢疾;致病性大肠杆菌可引起肠内和肠外感染;强毒株和(或)多耐药株的出现严重危害人类的健康。近年来由于抗生素的广泛使用,环境中的敏感菌在抗生素长期低浓度诱导下,可成为耐药菌或多耐药菌(MDR)。环境与临床分离大肠杆菌耐药性和耐药基因方面的差异已有报道,但是对于二者CRISPR位点分布的研究尚未发现。  目的:  1.通过描述志贺菌、临床和环境分离大肠杆菌中CRISPR/Cas系统、耐药表型、耐药基因、毒力表型和毒力基因的分布,探讨CRISPR/Cas系统与耐药和毒力之间的关系。  2.分析志贺菌中插入序列IS600对CRISPR相关蛋白基因cse2 mRNA表达水平的影响及其与耐药和毒力的关系。  方法:  1. PCR扩增 CRISPR位点并测序,通过 CRISPR Finder软件分析测序结果,CRISPR Target软件分析间隔序列。  2.改良Kirby-Bauer(K-B)纸片法进行药敏试验,PCR扩增耐药基因。  3.台盼蓝细胞计数实验检测细菌毒性,PCR扩增毒力基因。  4.采用Real-time PCR(RT-PCR)方法检测CRISPR相关蛋白基因cse2 mRNA表达水平。  5.采用选择培养基方法分离水体中肠杆菌,通过16srRNA方法联合美国梅里埃API生化试纸条鉴定细菌。  结果:  1. CRISPR位点检测结果:33株志贺菌、40株临床分离大肠杆菌、32株环境分离大肠杆菌均能检出CRISPR1、2、3位点,经CRISPR Finder软件分析均为CRISPR位点,共检出1469条间隔序列,包含376条特异性的间隔序列。通过CRISPR Target软件寻找同源质粒或噬菌体所对应的编码产物,匹配上的间隔序列有60条。临床分离大肠杆菌CRISPR3位点检出率高于环境分离株,且差异有统计学意义。  2. CRISPR位点与耐药表型、耐药基因的关系:33株志贺菌对AMP、TCY、SXT、NOR、CL等抗生素耐药率依次为42.42%、72.73%、81.82%、12.12%、30.30%;cat、sul2、blaCTX等耐药基因阳性率依次为54.55%、66.67%、57.58%。环境分离大肠杆菌中,CRISPR1、CRISPR2、CRISPR3与阿莫西林棒酸分布差异均有统计学意义。临床分离大肠杆菌中,CRISPR1、CRISPR2与复方新诺明分布差异均有统计学意义。  3. CRISPR位点与毒力表型、毒力基因的关系:33株志贺菌中毒力基因ipaH、ial、ipaBCD、virA、icsA、icsP的检出率依次为100.00%、100.00%、75.76%、84.85%、87.88%、84.85%;志贺菌侵染Hela细胞后死亡率范围为3.0%-42.5%。CRISPR1位点阳性志贺菌致Hela细胞死亡率较阴性菌低,差异有统计学意义。大肠杆菌 CRISPR2与毒力基因 ial分布差异有统计学意义。  4.插入序列IS600对cse2 mRNA表达水平的影响:33株志贺菌中cse2阳性率为93.94%(31/33),其中无IS600的细菌有12株,有IS600的有19株,有IS600细菌cse2表达水平低于无IS600菌,且差异有统计学意义。  5.细菌的分离与鉴定:水中共分离86株细菌,包括肠杆菌科74株,气单胞菌5株,芽孢杆菌3株,假单胞菌2株,胡萝卜软腐果胶杆菌1株,噬线虫共生菌1株。  6.环境与临床分离大肠杆菌耐药表型比较:临床分离大肠杆菌的AMP、CTX、FEP、CN、CIP、LEV、TE、SXT等抗生素的耐药率均高于环境分离株,差异均有统计学意义;环境分离大肠杆菌的AK耐药率高于临床分离株,差异有统计学意义。  结论:  1.志贺菌和大肠杆菌中CRISPR位点分布广泛,检出率高。  2.志贺菌中CRISPR1位点阴性菌毒力强;未发现CRISPR位点与耐药分布有关。  3.志贺菌中插入序列IS600使cse2 mRNA表达水平降低。  4.环境分离大肠杆菌较临床分离株耐药率低。
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