不同毒力单增李斯特菌LIPI-1全序列分析及致病性差异研究

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:zn19861225
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单增李斯特菌(Listeria monocytogenes,Lm)是一种重要的食源性病原菌,自1926年Murray等从家兔体内首次分离到本病原后,现已呈世界性分布。2002年被WHO列为仅次于大肠杆菌O157、沙门氏菌、志贺氏菌后的第四大重要的食源性致病菌。能引起人和动物脑膜炎、败血症、流产和单核细胞增多等症状,发病率虽低,但死亡率高达30%~70%。不同来源的菌株致病性差异较大,有些菌株致病性很强,而另一些菌株毒力较弱甚至无致病性。为分析Lm重要毒力因子的遗传进化关系,并且进一步探讨不同毒力菌株重要毒力因子的分子差异。分段扩增、克隆N21、Lmo0586和N13这三株不同毒力及不同血清型的菌株的第1毒力岛(LIPI-1)全基因序列,对三株菌LIPI-1的6个毒力基因(prfA、plcA、hly、mpl、actA、plcB)分别测序并进行序列、分子特征及遗传变异分析。研究结果表明,各毒力基因同源性各异,6个毒力基因反映出的进化关系不一致。弱毒株与其他两株菌相比,调控序列prfA只有一个碱基发生突变,为同义突变,推导氨基酸同源性为100%;弱毒株与其他两株菌相比hly序列中的PEST基序有一个氨基酸发生了变化;mpl的稳定编码区有一个氨基酸发生变化;三株菌的actA序列差异最显著,三株菌在ActA蛋白N端介导肌动蛋白活化的关键区域内都存在氨基酸变化,最显著的差异是Lmo0586和N13与弱毒株N21相比,缺失了105个核苷酸,造成35个氨基酸的缺失,该序列位于ActA蛋白的脯氨酸重复区内;对序列推导的蛋白进行信号肽分析,LIPI-1除prfA基因推导的氨基酸,其他五段基因推导的氨基酸都存在信号肽,且三株菌信号肽切割位置无差异;分析序列推导蛋白的跨膜区,发现只有actA基因推导的氨基酸序列可能存在跨膜区域,其中Lmo0586株与N13株的actA基因跨膜区域位置相同,都在其氨基酸序列的527-594位之间;而N21的跨膜区序列为607-629间。但是如果除去N21株actA序列中间多重复表达的氨基酸序列,N21株actA序列的跨膜区位置与其他两株也是相同的。为研究不同毒力Lm对机体的致病性差异,选取三株菌种毒力差异显著的Lmo0586以及N21,在研究两株菌的溶血活性及溶脂活性的基础上,通过建立不同毒力的相同菌株及相同毒力的不同菌株的小鼠感染模型(A组低剂量攻弱毒、B组半数致死量攻弱毒、C组半数致死量攻强毒、D组过量攻强毒),研究细菌对小鼠的致病性及小鼠对细菌的免疫差异:监测Lm在小鼠体内的动态分布情况;观察感染小鼠组织病理学变化;应用TUNEL技术检测小鼠肝细胞凋亡情况;利用构建的小鼠肝脏重要凋亡因子的荧光定量PCR方法,测定小鼠肝脏线粒体凋亡途径重要因子bax、bcl-2以及死亡受体途径重要因子caspase8、caspase3、NF-κB的表达量变化;此外对小鼠血清中重要炎性细胞因子IL-12、TNF-α、INF-γ进行动态观察。实验结果显示,弱毒株N21与强毒株Lmo0586相比,具有相似的溶血活性以及更强的溶脂活性;不同毒力Lm在小鼠体内的迁移能力不同,感染后2h,C组和D组就已经在心脏检出细菌,感染后4h,A组小鼠和B组小鼠还各有一只小鼠未检出细菌,至感染后6h,D组的一只受检小鼠就已经可以在脑中检出细菌,感染后8h,A组B组各有一只受检小鼠可以在脑中检出细菌,而感染2d后D组还有一只受检小鼠未在脑中检出细菌;感染细菌后,四组小鼠都可见不同程度的肝损伤和脑损伤,损伤程度与细菌毒力呈正相关,说明不同毒力的细菌对机体损伤强度存在差异;TUNEL检测的结果显示,四组小鼠存在不同程度的肝细胞凋亡;六段序列的标准曲线相关系数(r2)都在0.99-1之间,计算的扩增效率都在0.8-1.2之间,说明Q-PCR体系稳定,结果可信度高,可以利用双标准曲线法对相对表达量进行分析;四组小鼠的caspase8表达量具有相似的变化趋势,差异不显著(p>0.05),D组比其他三组更快达到峰值,A组小鼠的表达量要略低于其他三组,差异不显著(p>0.05);四组小鼠的caspase3与caspase8有相似的变化趋势,四组小鼠的NF-κB变化趋势稍缓,且与前两种凋亡因子趋势相反,四组小鼠的bax,bcl-2组间和组内的变化趋势都不是很明显(p>0.05),说明Lm引起的肝细胞凋亡依赖死亡受体途径,且Lm并不引起严重的线粒体凋亡;Elisa结果显示A、B、C三组小鼠的IL-12组间有相似的变化趋势(p>0.05),大约在8h达到表达的峰值,D组小鼠在4h就已经达到峰值;四组小鼠的TNF-α组间具有相似的变化趋势(p>0.05),都在8h的时候出现峰值;四组小鼠的INF-γ组间差异不显著(p>0.05),在感染后期也有较高的表达量,说明弱毒的细菌同样可以刺激机体产生一定强度的免疫应答。本研究克隆三株不同毒力Lm分离株LIPI-1全基因序列,对各基因进行了序列特征分析并分析其分子差异;在分析了两株菌毒力表型的基础上,同时研究不同毒力Lm对机体的致病性差异以及机体对不同毒力Lm的免疫应答差异。为系统地研究细菌致病及弱毒机制、开发新型疫苗载体等工作奠定了基础。
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