一次食物中毒相關的侵襲性大腸桿菌分子分型分析

熊長輝,楊 夢，劉曉青，徐曉倩，王 鵬，袁 輝

一次食物中毒相關的侵襲性大腸桿菌分子分型分析

熊長輝,楊 夢，劉曉青，徐曉倩，王 鵬，袁 輝

目的 對一起食物中毒分離的病原菌進行鑒定、毒力基因檢測及分子分型。方法 利用生化試驗、血清學試驗對病原菌進行鑒定，用普通PCR和real-time PCR對病原菌進行毒力基因檢測，用PFGE對其同源性進行分析。結果 分離的12份病原菌均為EscherichiacoliI，血清型為EIEC O136K78，12份病原菌均攜帶uid、ipaH基因，其中5份檢測攜帶vir基因。PFGE電泳圖譜顯示12株病原菌帶型完全相同，表明來源于同一克隆株。結論 分子生物學技術與傳統方法的有機結合對侵襲性大腸埃希菌的快速鑒定及分子分型具有重要意義。

侵襲性大腸埃希菌；分子分型；PCR；脈沖場凝膠電泳

致瀉性大腸埃希菌是引起人體以腹瀉癥狀為主的全球性疾病的常見病原菌，是目前世界公認人畜共患的引起食源性疾病的重要病原菌[1]。根據研究顯示，35.7%的腹瀉患兒糞便標本中有致瀉性大腸埃希菌， 以產毒性大腸埃希菌、侵襲性大腸埃希菌和致病性大腸埃希菌為主，在我國絕大多數地區致瀉大腸埃希菌均位于兒童腹瀉病原菌的前3位[2-4]。

1 材料與方法

1.1 菌株來源

1.1.1 實驗菌株 一起食物中毒分離菌株12株。

1.1.2 參考菌株 EIEC陽性菌株號 CMCC44825 中國藥品生物制品檢定所。

1.2 主要試劑及耗材 API 20E生化鑒定試劑盒(bioMerieux)、PCR引物合成(上海生工生物公司)、TaqDNA 聚合酶和dNTPs(TaKaRa)、致瀉性大腸診斷血清(寧波天潤)，致瀉性大腸 real-time PCR檢測試劑盒(深圳市生科源技術有限公司)，XbaI內切酶(TaKaRa)，一次性Falcon 2054試管(BD公司)，一次性50 mL screw-cap tube(BD公司)， SeaKem Gold Agarose(瑞士Lonza公司)，普通瓊脂糖(GENE 公司)。

1.3 主要儀器 微量高速離心機(德國eppendorf)、PCR 擴增儀(Bio-Rad)、自動凝膠成像儀(Bio-Rad)、脈沖場凝膠電泳系統 CHEF MAPPER(Bio-Rad)，real-time PCR儀(ABI 7300)，細菌濁度儀(bioMerieux)，超凈工作臺(中國蘇凈安泰SW-CJ-2FD)、 培養箱(日本EYELA SLI-1200)、高速冷凍離心機(德國SIGMA 3-18K)、生物安全柜(美國Thermo)。

1.4 方法

1.4.1 生化鑒定 從三糖鐵上挑取菌苔按API 20 E使用操作說明書操作。

1.4.2 血清玻片凝集實驗 挑取三糖鐵瓊脂培養物，用致瀉性大腸的多價O血清作玻片凝集實驗，然后用該多價血清所包含的O單價血清作玻片凝集實驗。

1.4.3 PCR檢測方法

1.4.3.1 PCR擴增引物(表1)

表1 引物序列

1.4.3.2 菌株模板制備 采用熱裂解法制備DNA 模板。熱裂解法: 挑取菌落于100 μL去離子水的eppendorf管中，放于金屬裂解儀中100 ℃ 15 min 后, 12 000 r/min離心5 min，取上清即為PCR 擴增模板。

1.4.3.3 PCR 操作方法 PCR反應總體積為25 μL，在0.2 mL eppendorf管中依次加入:10×PCR Buffer 2.5 μL；dNTPS(每種dNTP溶液終濃度為0.2 mmol/L) 0.5 μL；引物F( 20 μmol/L) 、引物R(20 μmol/L)各1 μL； Taq 酶0.5 μL；去離子水17.5 μL；模板2 μL。

反應程序:預變性94 ℃ 5 min。變性94 ℃ 30 s，退火 30 s，延伸72 ℃ 1.5 min， 30 個循環；最后72℃延伸5 min。

1.4.4 熒光PCR 反應試劑和特異性引物/探針均由深圳市生科源技術有限公司提供。反應體系總體積為25 μL，內含0.05 mol/L MgCl2，0.2 mol/L dNTPs及特異性引物/探針(各0.5 mol/L)的Tris-EDTA緩沖液(0.01 mol/L PH8.0)，DNA 模板為5 μL。反應條件為:50 ℃ 2 min， 95 ℃ 3 min，在95 ℃ 5 s，55 ℃ 60 s條件下循環40次，55 ℃ 60 s階段結束時在FAM通道采集熒光信號。所有毒力基因的檢測均設有陰、陽性對照及空白對照。

1.4.5 PFGE 參照PulseNet China標準試驗方案。

2 結 果

2.1 生化鑒定 12株菌API 20E生化結果一致(見表2)，編碼為1044552，經查驗為EscherichiacoliI。

表2 API 20E生化結果

2.2 血清玻片凝集實驗 經血清玻片凝集實驗，所有菌株均為EIEC O多價Ⅱ血清及O136K78單價血清凝集。

2.3 PCR鑒定結果 12株菌的PCR結果如表3，電泳圖譜見圖1～3。

2.4 熒光PCR結果 用深圳市生科源技術有限公司提供的試劑進行檢測，其中12株菌實驗結果均為EIEC陽性，擴增曲線見圖4 。

表3 PCR結果

圖1 uid 引物擴增產物電泳結果

圖2 vir 引物擴增產物電泳結果

圖4 real-time PCR 擴增曲線

2.5 PFGE 經過PFGE圖譜(圖5)基因組同源性分析發現，12株分離菌均來自同一個克隆。

3 討 論

食源性疾病并不隨經濟發展技術進步而減少或消失，世界范圍內食品安全惡性事件接連發生，食源性疾病未能受到有效控制。近年來，全球食源性疾病發病率呈不斷上升的趨勢。致瀉大腸埃希菌引發的腸道感染疾病越來越多，在腸道病原菌中所占比重已超過志賀菌成為最常見的腹瀉病原菌[5-6]。快速檢測和鑒定病原菌, 是及時有效地指導臨床用藥、控制與預防傳染病傳播的重要手段，隨著科學技術和分子生物學的發展，利用五類致瀉性大腸埃希菌特異基因進行檢測和鑒別的PCR及real-time PCR方法得到廣泛應用[7-9]。使人們逐漸重視大腸桿菌所引起的腹瀉[10]和食物中毒[11]等疾病。PCR是近十多年來應用最廣的分子生物學方法,在食源性致病菌的檢測中均是以其遺傳物質高度保守的核酸序列設計特異引物進行擴增。其大量研究表明,PCR在對食品中病原微生物的確證試驗方面與傳統培養方法相比至少具有相同的靈敏度,而多數情況下則表現出更高的靈敏度,陽性檢出率更高,而且檢測周期大為縮短。從傳統意義上講，檢測食源性病原菌的方法主要依賴于培養基對存活的細胞進行選擇分離和傳代。雖然這種方法很有效，但卻耗時耗力，完成一次檢測通常需要幾天時間。而生化試驗只能將已分離菌鑒定至是否屬于大腸桿菌，不能區分是致病還是普通非致病大腸桿菌，血清學方法易受人為因素干擾和產品的質量問題影響，使得進行細菌鑒定時常會誤檢和漏檢，給致瀉性大腸埃希菌的檢測和研究帶來不便。利用PCR及real-time PCR方法可以補充傳統方法的不足，它具有快速、簡便、靈敏度高的特點。本次實驗的12株病原菌用普通PCR均檢出 uid、ipaH基因，其中5株還檢出vir基因。用real-time PCR檢測12株菌均可確定為含有ipaH基因的EIEC(實驗試劑中只設計有ipaH基因引物/探針)。

圖5 PFGE電泳圖譜

PFGE分型技術是目前分子生物學實驗室技術除基因測序外在重復性、特異性、分辨力、準確度上最好的方法之一，其能夠在基因組水平上對細菌的變異特征進行分析，是以病原菌分析為基礎的監測網絡內用于相互比較和利用的技術方法，可以從分子水平研究細菌的遺傳和變異情況, 由于不同菌株的電泳圖譜具有高度特異性，用目視即可觀察到不同大小的限制性片段形成的條帶，如采用掃描和電腦分析，則更能準確、快速地識讀和比較基因組的變異情況，從而識別特異的菌株。無論發達國家還是發展中國家,食源性疾病和傳染病的發生率仍居高不下,在人類疾病中占據很大的比例。在發生食源性疾病或傳染病時,及時確定病原體,并在此基礎上對不同來源的病原體進行比較,是確定傳染源、從根本上控制疾病的必需條件。本次實驗利用PFGE對所檢測的菌株進行同源分析，結果顯示12株菌均來自于同一克隆。分子生物學技術對致瀉性大腸桿菌的快速鑒定及分子分型，有效的指導臨床用藥，及時救治生命，預防食物中毒，保障公眾健康具有重大意義。在今后的疾病預防控制工作中，針對食物中毒，應用不同的實驗方法進行比對分析，用分子流行病學對其生物學特性做進一步研究，以便查找傳染來源、分析傳播鏈，加強監控和阻斷，以達到預防和控制疾病的目的。

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Yuan Hui, Email: jxcdcyuanhui@126.com

Genotype identification and laboratory examination of EIEC from a case of food contamination

XIONG Chang-hui,YANG Meng,LIU Xiao-qing,XU Xiao-qian,WANG Peng,YUAN Hui

(JiangxiProvincialCenterforDiseaseControlandPrevention,Nanchang330029,China)

We conducted the identification, virulence gene detection and the characteristics of molecular typing of the pathogen in a food poisoning outbreak. The pathogens were confirmed by bacteria isolation, identification, biochemical tests and serologic tests, and then PCR and real-time PCR methods were used to detect virulence factors and molecular typing of pathogens. After the genome of the pathogens was digested by restricted enzymeXbaI, the electrophoresis fingerprint was obtained by PFGE, and homology analysis was performed. Results showed that the separation of 12 pathogenic bacteria wereEscherichiacoliI and serotype O136K78, which carrying the uid and ipaH genes and five strains including vir gene. The strains of EIEC were isolated from the patients, which had the same PFGE pattern. It is very great significance of the combination of molecular biology technology and the traditional method of identification and molecular classification in EIEC, the studies showed its important value in clinical diagnosis and epidemiological investigation.

EIEC; molecular classification; PCR; PFGE

10.3969/cjz.j.issn.1002-2694.2015.08.013

袁輝，Email:jxcdcyuanhui@126.com

江西省疾病預防控制中心傳染病預防控制所，南昌 330029

R378

A

1002-2694(2015)08-0747-04

2015-01-07；

2015-03-19