39例足癬復發后病原菌核糖體基因序列變化

杜迎春鄭家地

39例足癬復發后病原菌核糖體基因序列變化

杜迎春1鄭家地2

目的: 檢測紅色毛癬菌足癬復發后致病菌株基因型的變化。方法: 對39例紅色毛癬菌足癬復發后進行紅色毛癬菌核糖體保守區(部分5.8s和ITS－2)和非轉錄間隔區(NTS)內的兩個重復亞單位(TRS－1,TRS－2)進行PCR擴增,基因序列測定。結果: 39株紅色毛癬菌復發前后和標準株保守區基因序列測定比較,同源性均達99%,均為紅色毛癬菌；(NTS)內的兩個重復亞單位(TRS－1,TRS－2)基因序列測定比較,其中3株菌TRS－1區存在個別堿基突變,3株TRS－1區存在重復序列拷貝數變異,1株菌TRS－2區存在個別堿基突變。結論: 復發后的紅色毛癬菌基因型基本穩定,說明足癬復發大部分與原淺表真菌復燃有關。

足癬； 紅色毛癬菌； 核糖體非保守區； 基因序列測序

足癬是一類最常見的真菌感染性疾病,具有傳染性、發病率高、易復發和再感染的特點,雖不危及生命,但對患者的生活質量有不同程度的影響。本研究將39例紅色毛癬菌所致足癬復發前后的核糖體非轉錄間隔區NTS內的兩個重復亞單位(TRS1,TRS2)及保守區(部分5.85和ITSZ)進行PCR擴增,序列測定,比較其變化,從而探討復發足癬感染是原紅色毛癬菌復燃,還是新的淺表真菌感染。

1 材料和方法

1.1 一般資料 39例足癬患者均來自2012年7～9月廈門市中醫院皮膚科,取皮損處皮屑鏡檢及培養后經菌落形態、鏡下形態均鑒定為紅色毛癬菌,并進行貯藏、保存。同時跟蹤隨訪患者,次年再次復發者再取其皮屑進行培養鑒定。

1.2 菌株的培養與保存 (1)培養與保存:將兩次取得的菌株分別進行培養,采用SDA試管培養基,放入電熱恒溫培養箱(27℃),共2周。(2)保存:恒溫培養箱內培養2周后,置于室溫下保存,每3個月向試管內加少許無菌蒸餾水,用膠帶將試管口密封。

1.3 DNA的提取及純化 取培養的菌體放入無菌研缽中,用足量的液氮將其研至粉末狀,進行提取與純化。用煮沸凍融法結合經典酚氯仿法1,2制備高樣本。

1.4 PCR擴增及產物鑒定

1.4.1 擴增部分5.8S和ITS－2區PCR反應體系TaKaRa ExTaq 0.25μL(5 U/μL),10×ExTaq Buffer 5 μL,dNTP混合液4μL(2.5mmol/L),引物各2μL(10 pmol),模板(基因組DNA)1μL,滅菌ddH2O補足50 μL。PCR反應條件:95℃預變性5 min后30個循環: 94℃30 s,60℃30 s,72℃1 min；繼之72℃延伸7 min。取5μL產物0.9%瓊脂糖電泳。

1.4.2 擴增TRS－1,TRS－2區PCR反應體系 TaKa-Ra ExTaq 0.25μL(5 U/μL),10×ExTaq Buffer 5μL,dNTP混合液4μL(2.5 mmol/L),引物各2μL(10 pmol)模板DNA 1μL,滅菌12 ddH2O補足50μL。PCR反應條件:TRS－1區:94℃預變性2 min后30個循環:94℃30 s,58℃30 s,72℃1min；繼之72℃延伸7 min。TRS－2區:94℃預變性1 min后30個循環: 94℃30 s,55℃30 s,72℃1 min；繼之72℃延伸7 min。各取5μL產物1%瓊脂糖電泳。

1.5 PCR產物的純化 采用北京鼎國生物技術發展中心的DNA快速純化/回收試劑盒進行PCR產物純化。

1.6 測序 純化產物送至上海生工生物工程有限公司進行測序。測序結果用BLAST軟件比較分析。

2 結果

2.1 菌株核糖體保守區(部分5.8s和ITS－2)基因序列測定結果 39株紅色毛癬菌及次年復發菌株片段大小均約為320 bp,與基因庫紅色毛癬菌標準株ATCC28188基因序列同源性比較,用Blast軟件分析,同源性均達99%,證明復發后的菌仍為紅色毛癬菌。

2.2 NTS區TRS－1和TRS－2 PCR指紋圖譜擴增結果

2.2.1 TRS－1區PCR指紋圖譜擴增結果 39例復發足癬患者中有36例紅色毛癬菌菌株NTS區中TRS－1區與原菌株PCR產物的指紋圖一致,可分為4型,其中18株為1型(菌株23’為代表)；8株為2型(菌株14’為代表)；5株為3型(菌株11’為代表)；5株為4型(菌株34’為代表)。見圖1～3。

圖1 2～13泳道為紅色毛癬菌TRS－1區PCR產物電泳圖。1、14泳道為Marker DL2000

2.2.2 TRS－2區PCR指紋圖譜擴增結果 39例復發足癬患者紅色毛癬菌菌株與原菌株NTS區中TRS－2區PCR產物的指紋圖一致,而且每株菌的分子量大小也大致相同,列舉任意12株菌(圖4)。

2.3 菌株核糖體非轉錄區(NTS)內TRS－1區和TRS－2區基因序列測定結果 TRS－1區以200 bp為一個拷貝單位串聯重復排列,緊接一個23～33 bp的部分重復,并且每個拷貝單位的基因序列基本一致；TRS－2區是以77 bp為一個拷貝單位串聯重復排列,緊接一個27 bp的部分重復,每個拷貝單位的序列也基本一致。

圖2 2～13泳道為12株紅色毛癬菌NTS區中TRS－1區PCR產物電泳圖。1、14泳道為Marker DL2000

圖3 2～13泳道為12株紅色毛癬菌NTS區中TRS－1區PCR產物電泳圖。1、14泳道為Marker DL2000

圖4 2～13泳道為任意12株紅色毛癬菌NTS區中TRS－2區PCR產物電泳圖。1、14泳道為Marker DL2000

2.3.1 每株菌TRS－1區重復單位基因序列基本相同,但38’菌和10’菌TRS－1區第一個重復單位的第198～200位堿基檢測到突變(TCG→CAT)(圖5、6), 28’菌TRS－1區第二個重復單位中第194位堿基檢測到突變(G→C)(圖7)。每株菌復發后TRS－2區重復單位基因序列大部分相同,其中17’菌的第二個重復單位第74位堿基檢測到突變(G→A)(圖8)。

2.3.2 TRS－1區和TRS－2區拷貝數變異 4’原菌株TRS－1區約為400 bp,此區內包含1個拷貝單位,緊跟一個27 bp的部分重復,TRS－2區約為360 bp,此區內包含2個拷貝單位,緊接一個27 bp的部分重復。復發后菌株TRS－1區約為835 bp,此區內包含3個拷貝單位,緊接一個25 bp的部分重復,TRS－2區約為480 bp,此區內包含2個拷貝單位,緊接一個27 bp的部分重復。

圖5 38’菌TRS－1區第一個重復單位部分測序圖(箭頭示第198～200位堿基TCG→CAT)圖6 10’菌TRS－1區第一個重復單位部分測序圖(箭頭示第198～200位堿基TCG→CAT,因該反應為第二個反應,測序時反向互補,圖中ATG的反向互補序列即為CAT)圖7 28’菌TRS－1區第二個重復單位部分測序圖(箭頭示第194位堿基G→A)圖8 17’菌TRS－2區第二個重復單位部分測序圖(箭頭示第74位堿基G→A)

55’原菌株TRS－1區約為957 bp,此區內包含3個拷貝單位,緊跟一個23 bp的部分重復,TRS－2區約為360 bp,此區內包含2個拷貝單位,緊跟一個27 bp的部分重復。復發后菌株TRS－1區約為1310 bp,此區內包含4個拷貝單位,第2個重復單位后面緊跟一個33 bp的部分重復,TRS－2區約為500 bp,此區內包含2個拷貝單位,緊接一個27 bp的部分重復。

30’原菌株TRS－1區約為950 bp,此區內包含3個拷貝單位,緊跟一個23 bp的部分重復,TRS－2區約為480 bp,包含2個拷貝單位,緊接一個27 bp的部分重復,并將其復發后菌株與其原菌株比較發現, TRS－1區約為410 bp,此區內包含1個拷貝單位,緊跟一個27 bp的部分重復,TRS－2區約為380 bp,此區內包含2個拷貝單位,緊跟一個27 bp的部分重復。

3 討論

足癬是皮膚科常見的感染性疾病內服和外用抗真菌藥可獲得暫時痊愈,但容易復發,因此確定患者的復發是原有真菌復燃還是新的真菌再感染,對流行病學研究和完善臨床治療方案至關重要。臨床約72%的足癬由紅色毛癬菌感染所致,由于紅色毛癬菌嚴格的無性生殖特點,其基因結構是相當保守的,種內變異的程度也是有限的。紅色毛癬菌的核糖體DNA(rDNA)重復區存在多態現象,rDNA非轉錄間隔區(NTS)內有兩個串聯排列的亞重復元件(TRSs),即TRS－1區和TRS－2區。3通過對TRS1區重復單元的序列分析證實NTS區域長度變異主要是由于TRS－1區拷貝數的變異。4這種重復DNA片斷的多態性是局部的,與基因組存在的重組和突變所致的多樣性無關,針對整個基因組多樣性的PCR不能發現這種小衛星或微衛星多態性,近年來常針對rDNA的ITS區域進行種間分類。5紅色毛癬菌rDNA的非轉錄間隔區(NTS)內串聯重復亞單位TRS－1和TRS－2 (TRSs),在不同的菌株拷貝數不同,為株間變異區所在,故TRSs區指紋圖譜能顯示株間差異。6本研究將39例足癬的紅色毛癬菌及其復發后的紅色毛癬菌核糖體非保守區NTS內的兩個重復亞單位(TRS－1, TRS－2)進行PCR擴增,非轉錄間隔區(NTS)內TRS－1、TRS－2區的基因序列基本穩定,但38’菌和10’菌在TRS－1區第一個重復單位有三個堿基發生置換, 28’菌在TRS－1區第二個重復單位有一個堿基發生置換說明核糖體非保守區(NTS)中TRS－1區的序列還是相當穩定的,說明姐妹染色體不等位交換并非經常發生,從而證實了紅色毛癬菌在一年中的保存過程中,菌種的NTS區中重復單位的數目和長度穩定,但重復單位中個別堿基有可能發生重組或改變。3

足癬復發的原因諸多,隨著抗真菌藥物在臨床應用日益廣泛,真菌耐藥已成為日益嚴重的問題。536例足癬患者復發的原因可能為治療不徹底,導致皮膚上有殘存菌,次年夏季氣溫升高,殘存菌迅速繁殖,再次出現臨床癥狀。3例患者基因保守序列鑒定為紅色毛癬菌,但TRS－1區基因序列與原菌株不同,可能因徹底治療后,在某些易感因素下再次感染了不同型別的紅色毛癬菌,但僅占總例數的8.33%。因本研究樣本數尚少,暫未發現有其它種屬的淺部真菌感染。

1CURTIS JW.The two foot－one hand disease.Bull Assoc milit Dermatol,1964,13:1.

2李筱芳,陳輝,崔凡,等.淺部真菌病臨床標本致病菌提取方法的初步研究.醫學研究雜志,2006,3:18－20.

3 Jackson CJ,Barton RC,Evans EG.Species identification and strain differentiation of dematophyte fungi by analysis of ribosomal DNA intergenic spacer regions.JClin Microbiol,1999,37 (4):931－936.

4 Jackson CJ,Barton RC,Kelly SL,et al.Strain identification of Trichophyton rubum by specific amplification of subrepeat elements in the ribosomal DNA nontranscribed spacer.JClin Microbiol,2000,38(12):4527－4534.

5 Loeffler J,Stevens DA.Antifungal drug resistance.Clin Infect Dis,2003,36(Supp l 1):3－41.

6 Jousson O,Léchenne B,Bontems O,et al.Secreted subtilisin gene fam ily inTrichophyton rubrum.Gene,2004,339:79－88.

(收稿:2013－07－18 修回:2013－12－09)

The changes of DNA sequence of pathogen after relapse in athlete's foot

DU Ying-chun,ZHENG Jia-di.Department ofDermatology,Xiamen Hospital of T.C.M,361000

Objective:To determine the changes of DNA sequence of Trichophytin rubrum after relapse in athlete's foot.Methods:Two epetition subunits(TRS－1,TRS－2)of Trichophyton rubrum ribosomal non－conservertive region NTSwere amplified by PCR and followed by gene sequencing in 39 patients with relapsed athlete's foot.Results:The Trichophyton rubrum ribosomal non－conservative region NTS in the first and the second isolates of tinea pedis was very close(the isogeny was 99%).Individual base mutation happened in TRS－1 region of 3 cases or TRS－2 region of1 case.Copy number of gene duplication sequence in TRS－1 region of ribosomal non－conservative region was seen in 3 cases.Conclusion:The genotype of Trichophyton rubrum is stable in the isolates of the patients with relapsed tinea pedis.Recurrence of tinea pedis wasmost likely caused by the existing fungi rather than new infectionswith other stains of fungi.

tinea pedis；Trichophyton rubrum；ribosomal non－conservative region；gene sequencing

福建中醫藥大學校管科研課題(編號:XB2012039)

1廈門市中醫院皮膚科,福建廈門,361000

2廈門市中醫院神經外科,福建廈門,361000