肺痨康与耐异烟肼结核ahpC基因突变关系的研究

来源 :中国医学创新 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjx000a
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  【摘要】 目的:探讨肺痨康对耐异烟肼结核ahpC基因突变的影响。方法:采用全基因重测序的方法,对药物干预后的耐异烟肼结核模型小鼠肺组织结核杆菌基因组DNA进行重测序。以标准菌株(H37RV)为参考序列,筛选出与ahpC基因相关的突变位点,进行对比分析。结果:7个碱基突变位点的ahpC基因对应的密码子和氨基酸均未发生改变。肺痨康组和肺痨康联合异烟肼组的突变位点2729621,对应的密码子Gcc→Tcc,氨基酸由丙氨酸变为丝氨酸。结论:肺痨康对ahpC基因突变无修复作用,突变位点2729621,可能是肺痨康干预过的小鼠与未使用肺痨康干预过的小鼠之间的个体差异相关的单核苷酸多态性(SNP)位点。肺痨康抗结核的作用机制,需要参考与异烟肼耐药相关的其它基因的文献资料做进一步研究讨论。
  【关键词】 肺痨康; 耐异烟肼结核; ahpC基因突变
  The Research on Relationship between Feilaokang and ahpC Gene Mutation of Isoniazid-resistant Tuberculosis/CHEN Huan,YE Pin-liang,ZHANG Chuan-tao,et al.//Medical Innovation of China,2016,13(08):001-004
  【Abstract】 Objective:To explore the effect of Feilaokang on Isoniazid-resistant TB ahpC gene mutation.Method:Used the method of whole genome sequencing after drug intervention of isoniazid resistance tuberculosis mouse with lung tissue tuberculosis DNA analysis.In standard strains (H37RV) as the reference sequence,selected associated with ahpC gene mutations to make a contrastively analyzed.Result:Seven bases of ahpC gene corresponding codon and amino acid had not been changed.The feilaokang group and feilaokang combine isoniazid group 2729621 of gene mutation locus,the corresponding codon Gcc changed to Tcc,by alanine to serine.Conclusion:Feilaokang can’t repair ahpC gene mutation locus 2729621 maybe is the single nucleotide polymorphism refer to individual difference between the mouse using feilaokng intervention with the mouse not using feilaokang intervention.The mechanism of feilaokang resistance TB need refer to more gene literature associated with isoniazid resistance to make further researching and discussion.
  【Key words】 Feilaokang; Resistant-isoniazid tuberculosis; ahpC mututation
  First-author’s address:Chengdu University of Traditional Chinese Medicine,Chengdu 610075,China
  doi:10.3969/j.issn.1675-4985.2016.08.001
  “肺痨康”是在历代医家辨治“肺痨”经验的基础上,根据临证经验不断总结组成的中药复方,主要由蒸百部、白及、天门冬、川贝母、北沙参、蛤蚧、阿胶等十一味中药组成,滋阴清热,润肺止咳,抗痨杀虫。临床观察发现,肺痨康可以促进肺部结核部分患者临床症状和肺部体征消失[1]。前期研究发现肺痨康能延长耐多药结核模型小鼠的存活时间,缓解肝、脾、肺的炎性反应,对耐药结核分枝杆菌具有明显的抗菌作用[2-4]。本研究以耐异烟肼结核小鼠模型为研究对象,运用基因组重测序的方法对模型小鼠进行DNA测序,拟证实肺痨康能修复与耐异烟肼耐药相关的ahpC基因的突变,为探究肺痨康的抗耐异烟肼结核分子机制提供基因依据。
  1 实验材料
  1.1 实验动物 SPF级昆明种小鼠120只(购自成都达硕生物科技有限公司,合格证号:SCXK(川)2013-24),雌雄各半,体重18~22 g,检疫后备用。小鼠自购买后,自由摄食饮水适应性喂养3 d,实验室环境温度控制在(25±2)℃。动物标准颗粒饲料购自成都达硕生物科技有限公司。
  1.2 实验药物
  1.2.1 肺痨康药液的制备及用量用法 肺痨康方剂中药物均购自北京同仁堂成都分店。将上述中药饮片采用传统方法一次性煎煮完毕。煎煮方法:将除阿胶、蛤蚧外的九味药物冷水浸泡1 h后煎煮3次,第1次煮沸后煎煮15 min,第2次煮沸后煎煮20 min,第3次煮沸后煎煮30 min,3次过滤的药液混合,趁热加入烊化好的阿胶及蛤蚧粉。用电子恒温水箱60℃低温将药液浓缩至含生药1 g/mL,放入4 ℃冰箱保存,每日取适量药液加热使用。前期实验得出高剂量肺痨康用量为6 g/kg灌胃时,对耐药结核治疗效果明显,经过换算后得出体质量20 g的小鼠肺痨康药液灌胃量约为0.12 mL/d。小鼠每3天称量一次体重,根据小鼠体重情况增减灌胃的药液量[3]。   1.2.2 异烟肼液的制备及用量用法 异烟肼片(100 mg/片,沈阳红旗制药有限公司生产,国药准字H21022350,产品批号:201309021)按照成人用量:0.3 g/d,1 次/d[5]。将异烟肼片磨成粉状,加入蒸馏水,混合均匀。以成人体重70 kg、小鼠体重20 g,按体表面积折算等效量比(成人:小鼠=1∶0.0026)进行计量换算,体重20 g的小鼠给药量为0.001 54 g/d[6]。将药物研末后加蒸馏水溶解稀释100倍,则20 g小鼠灌胃INH药量约为0.15 mL。
  1.2.3 肺痨康联合异烟肼药液的制备及用量用法 肺痨康药液和异烟肼液等体积混合均匀,按6 g/kg体重计算,20 g重的小鼠需给予灌胃约0.12 mL。
  1.3 实验主要试剂 1X Low TE Buffer (10 mM Tris-HCl,pH 8.0,0.1 mM EDTA);50 xTAE concentrate Solution buffer(生工生物工程(上海)有限公司,SD8101-500mL);MinElute PCR Purification(KitQiagen,136270849);Qubit?dsDNA HS Assay Kit(Invitrogen,Q32854);HiSeq PE Cluster Kit v4(Illumina,PE-401-4001);HiSeq SBS Kit v4(Illumina,FC-401-4003)。
  1.4 实验主要仪器设备 Qubit? 2.0 Fluorometer(Invitrogen,Q32866);Magnetic Stand-96(Life Technologies,AM10027);GeneAmp PCR System 9700(Life Technologies,4314878);MicroCentrifuge(Eppendorf,5418);cBot Clonal Amplification System(Illumina,SY-301-2002);HiSeq 2500 Sequencing System(Illumina,SY-401-2501)。
  1.5 实验菌株 H37RV标准结核分枝杆菌菌株(ATCC:27294)由中国疾病预防控制中心四川结核病预防控制分中心提供,含量为1 mg/mL含1×106 cfu;耐异烟肼结核分枝杆菌菌株20130332(000962.3)由中国疾病预防控制中心四川结核病预防控制分中心提供,含量为1 mg/mL含1×106 cfu。
  1.6 实验场地 成都中医药大学基础医学院实验室;四川省疾病控制预防中心实验室,实验室备案证书:川卫BSL-2-A备(2009)第0081-01号;上海伯豪生物科技有限公司。
  1.7 实验方法
  1.7.1 动物造模及分组 SPF级昆明种小鼠120只,参照文献[7]采用小鼠尾静脉法建立耐异烟肼结核小鼠模型,选取80只SPF级昆明种小鼠,每只注射0.1 mL耐异烟肼菌悬液。将耐异烟肼结核小鼠随机分为耐异烟肼结核模型组、异烟肼组、肺痨康组、联合组,共四组,每组20只,再将其分别分笼编号。将H37RV标准菌菌悬液注入20只小鼠的尾静脉,每只0.1 mL,编为标准菌株组,对其进行分笼编号。剩下20只小鼠,作为空白组。
  1.7.2 药物干预方法 造模1周后开始对6组小鼠进行药物灌胃干预。用配制好的异烟肼液、肺痨康药液、肺痨康联合异烟肼药液分别对异烟肼组、肺痨康组、联合组的小鼠进行干预。模型组和空白组的小鼠用生理盐水干预,按照20 g体重灌胃0.12 mL生理盐水的标准,随小鼠体重增减。以上五组小鼠均连续灌胃56 d。
  1.7.3 标本的采集与保存 第57天脱颈椎处死小鼠,用75%酒精消毒小鼠体表5 min,无菌条件下解剖小鼠,完整取出双肺,用生理盐水冲洗,取小鼠肺门部位组织,约重0.1 g,放入无菌试管内,置冰箱保存。
  1.7.4 基因组测序 随机从5个实验组中抽出1~2个小鼠肺组织样本,并将这些样本进行灭活,分离出结核分枝杆菌。采用DNeasy Blood & Tissue Kit (Qiagen,69506)设备,严格按照生产厂商提供的标准操作流程进行基因组DNA抽提及纯化。纯化后的DNA经Qubit? 2.0 Fluorometer和0.8%琼脂糖凝胶电泳进行质检,质检合格的DNA进行后续的测序实验。按照实验说明书对基因组DNA进行片段化,末端修复、3’末端加A、连接接头、富集等步骤,完成测序样本文库构建。所建文库使用Qubit? 2.0 Fluorometer检测浓度,按照cBot User Guide所示相应流程,在Illummina HiSeq 2500测序仪配套的cBot上完成Cluster生成和第一向测序引物杂交。按照HiSeq 2500 User Guide准备测序试剂,将携有cluster的flow cell上机测序。测序过程由Illumina提供的data collection software进行控制,并进行实时数据分析。
  1.8 数据处理 测序得到的原始图像文件,经过碱基识别及误差过滤,得到可以用于分析的原始测序片段称之为Reads。测序得到Raw Reads进行过滤,得到可用于数据分析的clean Reads。使用bwa软件(version 0.7.8)对预处理后的reads进行Genome mapping(参考基因组版本为:肺结核杆菌(M.tuberculosis)H37RV标准菌(REF)),利用samtools软件将原始文件转换为bam文件,Picard软件的Markduplicates工具用来标记可能的PCR重复,去掉可能的有PCR错误导入的假阳性突变,samtools的flagstat工具统计mapping信息。GATK的IndelRealigner 工具对bam文件中的存在INS/DEL的位点,或者已知的INS/DEL位点附近进行局部的多序列比对,减少因为插入缺失导致的reads边缘假的SNP位点;InDel结果由GATK UnifiedGenotyper对多个样品的bam文件同时处理,(保留Qual高于30的突变位点),Mapping生成的比对结果为BAM文件,结果由GATK Unified Genotyper对样品bam文件同时处理,得到的vcf文件,snpEff软件完成突变的注释,通过Perl脚本处理得到最终的结果。同一个项目下的所有样品方在同一个Excel表格下进行手工筛选比较。   2 结果
  以ahpC基因为查找内容,手工筛选各excel表中snpEff软件完成突变的注释,模型组、肺痨康组、异烟肼组、联合组分别与标准菌株组对比,发现
  5个相同的能影响的碱基突变位点,分别为2721562、2723252、2723506、2729058、2729832。5个碱基突变位点其分别对应的碱基突变为C→G、T→G、T→C、A→C、G→C。其中肺痨康组与模型组对比,发现多出一个突变位点2729621,碱基突变为C→A。异烟肼组与模型组比较,发现多出一个突变位点2726141,碱基突变为C→T。发现2729621、2726141这两个突变位点在联合组中均能找到。与标准菌株作序列对比的4个实验组的7个影响ahpC基因的碱基突变位点,与影响基因ahpC相对应的密码子、氨基酸均未发生变化,见表1;这些突变位点的影响基因均不单一,2729058、2729621位点发生错义突变,影响程度中等(MODERATE)。2729058密码子cTg→cGg,氨基酸由亮氨酸变为精氨酸。2729621仅出现在肺痨康组、联合组,密码子Gcc→Tcc,引起氨基酸丙氨酸变为丝氨酸。2721562、2723252、2723506、2729832发生沉默突变,影响小(LOW),不会影响蛋白质的功能和表达,其对应的氨基酸未被翻译出来。2726141引起的变异位于基因间区,密码子、氨基酸未发生改变,见表2。
  3 讨论
  耐异烟肼结核是指经体外药物敏感性试验证实,对异烟肼耐药的结核。异烟肼是治疗结核最常用的一线药物,其作用机制可能是抑制敏感细菌分枝菌酸的合成而破坏细胞壁结构的完整性。从1952年使用至今,已有63年的历史。可能由于异烟肼长期、广泛及不规范的使用,导致了异烟肼出现了全球性的耐药。根据2007年在中国做的全国性调查,表明有16%新发结核病例和38.5%已经治疗过的结核病例耐异烟肼[8]。耐异烟肼结核病一直被认为是发展成耐多药结核的第一步[multidrug-resistant tuberculosis,MDR-TB:是指结核病患者感染的结核分枝杆菌经体外药敏实验证实至少同时对异烟肼(isoniazid,INH或H)和利福平(rifampicin,RFP或R)两种以上一线抗结核药物耐药][9]。
  目前已知的INH耐药相关突变基因有katG、inhA、kasA、ahpC、oxyR、ndh。KatG基因和inhA基因的突变仅能解释80%以上耐异烟肼菌株[10],还有少部分的异烟肼耐药与kasA、ahpC、oxyR、ndh等基因相关。文献[11-12]提示,耐异烟肼结核杆菌ahpC的突变率为13.2%,ahpC突变引起ahpC蛋白的过量表达,降低过氧化物的浓度,从而阻抑了KatG介导的异烟肼活化,导致异烟肼耐药[13-14]。已经发现的密码子突变位点有-9、-46、-48、-49、
  -50、-51、-52、-53、-54位(相对ahpC起始密码子)等[15]。本次实验研究显示,影响ahpC基因的碱基突变位点有7个,其影响密码子改变的位置均未在目前已经发现的突变位点上。ahpC基因对应的密码子、氨基酸未发生突变。这7个位点的等位基因频率均大于10%,可能是单核苷酸多态性(SNP)位点,可能与耐异烟肼结核分枝杆菌的易感染因素相关。肺痨康组、联合组与模型组、异烟肼组相比较,多出突变位点2729621,其对应的密码子Gcc→Tcc,氨基酸由丙氨酸变为丝氨酸。该位点可能是肺痨康干预过的小鼠与未使用肺痨康干预过的小鼠之间的个体差异的相关位点。肺痨康与修复ahpC基因突变相关的假设不成立,肺痨康抗结核的作用机制,需要参考与异烟肼耐药相关的其他基因的文献资料,做进一步研究讨论。
  参考文献
  [1]叶品良,卢润生,黄秀深,等.肺痨康治疗肺结核69例[J].江西中医药,2009,40(2):33.
  [2]陈欢,叶品良,张丰华,等.高剂量肺痨康对耐多药结核分枝杆菌的抑菌作用[J].中国医学创新,2015,12(15):4-6.
  [3]刘婷婷,叶品良,王帅,等.“肺痨康”对耐多药结核分枝杆菌抑菌效力的体外研究[J].光明中医,2008,2(10):153-154.
  [4]王帅,叶品良,申金贵,等.肺痨康对结核杆菌体内抑菌实验研究[J].浙江中医药大学学报,2010,34(1):37-38.
  [5]中国防痨协会.耐药结核病化学治疗指南(2015)[J].中国防痨杂志,2015,37(5):421-469.
  [6]袁伯俊,廖明阳,李波.药物毒理学实验方法与技术[M].北京:化学工业出版社,2007:216-217.
  [7]漆浩珊,卢润生,杨奇,等.不同毒力菌株与感染途径在树造结核动物模型中的作用[J].四川医学,1997,18(3):150-152.
  [8] Zhao Y L,Ou X C,Pang Y,et al.National Servey of drug-resistant tuberculosis in China[J].The New England Journal of Medicine,2012,366(23):2161-2170.
  [9] Dye C,Espinal M A.Will tuberculosis become resistant to all antibiotics[J].Proc Biol Sci,2001,268(1462):45-52.
  [10] Jiao W W,Mokrousov I,Sun G Z,et al.Molecular characteristics of rifampin and isoniazid resistant Mycobacterium tuberculosis strains from Beijing,China[J].Chin Med J,2007,120(120): 814-819.
  [11] Telenti A,Honore N,Bernasconi C,et al.Genotyping assessment of isoniazid and rifampin resistance inmycoloacteriumtuberculosis: a blind study at relerence laboratory level[J].J Clin Micrbiol,1997,35(3):719-723.
  [12] Mokrousov I,Bhanu N V,Suffys P N,et al.Multicenter evaluation of reverse line blot assay for detection of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis clinical isolates[J].
  J Microbiological Methods,2004,57(3):323-335.
  [13]陈曦,马玙,金奇,等.耐异烟肼结核分枝杆菌临床分离株耐药相关基因突变研究[J].中华结核和呼吸杂志,2005,28(4):250-253.
  [14] Dhandayuthapani S,Zhang Y,Mudd M H,et al.Oxidative stress response and its role in sensitivity to isoniazid in mycobacteria:characterization and inducibility of ahpC by peroxides in Mycobacterium smegmatis and lack of expression in M. aurum and M. Tuberculosis[J].J Bacteriol,1996,178(12):3641-3649.
  [15]李桂莲,王撷秀,赵德福.结核分枝杆菌耐药基因的研究进展[J].中国慢性疾病预防与控制,2006,14(5):377-379.
  (收稿日期:2015-11-19) (本文编辑:蔡元元)
其他文献
【摘要】 目的:探究及观察妊娠期高血压疾病产妇围生期血液黏度与血小板参数的变化情况。方法:选取2013年10月-2015年12月本院收治的45例妊娠期高血压疾病产妇为观察组,并择同期45例健康分娩产妇为对照组,比较两组产前、第一产程、第二产程及产后5 min的血液黏度及血小板参数指标。结果:观察组产前、第一产程、第二产程及产后5 min的血液黏度、血小板分部宽度(PDW)及大血小板比率(P-LCR
期刊
【摘要】 目的:探讨失效模式和效应分析(FMEA)在预防骨科高危患者误吸中的应用。方法:将2014年1-12月笔者所在科室收治的25例未实施FMEA管理模式的骨科高危患者设为对照组,按骨科护理常规进行护理;将2015年1-12月收治的25例骨科高危患者设为观察组,除了骨科护理常规,骨科高危患者使用FMEA失效模式可能发生误吸的前瞻性和操作过程的分析、评价、计算,确定高危患者误吸的危险因素和高危操作
期刊
【摘要】 糖尿病心肌病是糖尿病引起的一种心血管并发症。越来越多的实验证据表明,氧化应激与自噬的复杂相互关系在糖尿病心血管并发症中起到关键作用。高糖血症及血糖水平波动引起线粒体产生活性氧簇增多,可诱发心肌细胞急性氧化应激,导致心肌病理性变化,最终引起心肌收缩和舒张功能障碍。线粒体氧化应激的增强是糖尿病心血管并发症的始动因素。此外,氧化应激状态会导致线粒体等细胞器损伤和脂质过氧化,促进细胞自噬、线粒体
期刊
【摘要】 目的:探讨噻托溴铵联合沙美特罗/丙酸氟替卡松吸入治疗稳定期重度COPD患者的临床疗效。方法:选取稳定期重度COPD患者随机分为A组67例,B组71例。在健康教育的基础上,A组予以沙美特罗/丙酸氟替卡松吸入治疗,B组予以噻托溴铵联合沙美特罗/丙酸氟替卡松吸入治疗。比较两组治疗前、治疗12周后的肺功能、6 min步行距离(6MWT)、圣·乔治呼吸疾病问卷(SGRQ)评分、血气指标及血清C-反
期刊
【摘要】 目的:研究大气细颗粒物(PM2.5)对儿童骨髓基质细胞(BMSCs)增殖及细胞因子分泌的影响,探讨PM2.5对儿童骨髓造血微环境的影响。方法:采用不同浓度的PM2.5溶液染毒提取后培养的BMSCs,检测BMSCs增殖和粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子  (GM-CSF)分泌量及mRNA表达水平。结果:随着PM2.5溶液浓度增加,BMSCs增殖逐渐增强,溶液浓
期刊
【摘要】 目的:探究甲状腺结节患者应用小切口甲状腺切除术与传统甲状腺切除术的临床疗效。方法:选取本院2014年2月-2015年7月接收的甲状腺结节患者70例作为研究对象,按手术方法不同分为两组,对照组34例行传统甲状腺切除术治疗,观察组36例行小切口甲状腺切除术治疗。观察两组患者手术时间、切口长度、术中出血情况以及住院时间,比较术后具体情况以及并发症发生情况。结果:观察组患者手术时间明显短于对照组
期刊
【摘要】 目的:探讨有创呼吸机不同模式对慢性阻塞性肺疾病急性加重期AECOPD合并Ⅱ型呼吸衰竭患者的动脉血气指标及血浆BNP水平的影响。方法:选取2012年1月-2015年4月本院收治的AECOPD合并Ⅱ型呼吸衰竭患者48例作为研究对象,随机分为ASV组(采用ASV模式通气)和SIMV+PSV组(采用SIMV+PSV模式通气),每组24例。比较两组使用通气模式前后RR、HR、pH值、PaCO2、P
期刊
【摘要】 目的:研究探索在诊断婴儿巨细胞病毒感染中采用尿液巨细胞病毒DNA联合血清巨细胞病毒特异抗体检测的诊断价值,评估其临床意义。方法:选择2014年2月-2015年5月本院收诊的90例疑似巨细胞病毒感染的婴幼儿为研究对象,采用尿液巨细胞病毒DNA和血清巨细胞病毒特异抗体对患儿进行检测,比较单一检测及联合检测与治疗前后患儿检测结果。结果:尿液巨细胞病毒DNA检测的阳性率58.89%(53/90)
期刊
【摘要】 最近,细胞外囊泡已成为在细胞生物学和生物医学公认的重要成员。细胞外囊泡包括外泌体、微粒和凋亡小体,大多数分泌细胞中含有磷脂双分子层结构。重要的是,越来越多的证据支持细胞外囊泡可以作为在人类疾病中的生物标志物,治疗靶点或工具。心血管疾病无疑是其中最热门和快速增长的细胞外囊泡研究领域。然而,在有关不同的心血管疾病研究中,细胞外囊泡有时可以发挥不同的生物效应。因此,这些囊泡到底对心血管健康是有
期刊
【摘要】 目的:探讨胸壁分离新方法在经胸乳径路腔镜甲状腺手术中应用效果。方法:选取2013年1月-2016年1月本院收治的135例颈前肿物患者作为研究对象,随机分为对照组68例和观察组67例,对照组给予传统胸壁分离方法,观察组给予胸壁分离新方法,比较两组手术一般情况、疼痛程度、伤口引流量及术后并发症。结果:观察组患者术中皮下剥离面积明显少于对照组,差异有统计学意义(P0.05);观察组患者术后24
期刊