肠出血性大肠埃希菌O157噬菌体的生物学特性
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大肠杆菌噬菌体大肠杆菌噬菌体大肠杆菌噬菌体,是指寄生在大肠杆菌内的一种噬菌体,属于细胞病毒的一种。
噬菌体还有一个特点就是具有专一性,一种噬菌体只在一种细菌中生活,而不能在另一种细菌中生活,人噬菌体是一种大肠杆菌的温和噬菌体,它是遗传工程中极好的载体分子,就是担当把动物的基因搬运进大肠杆菌细胞的搬运工角色。
繁殖特点繁殖过程可以分为吸附、侵入、复制、合成与释放4步。
大肠杆菌噬菌体(1)吸附。
噬菌体以它的尾部末端高度特异性地吸附到敏感细胞表面上某一特定的位点,如细胞壁、鞭毛或纤毛。
(2)侵入。
(3)复制与合成。
指噬菌体DNA和蛋白质外壳的复制。
噬菌体DNA进入宿主细胞后,立即引起宿主的代谢改变,宿主细胞内的核酸不能按自身的遗传特性复制和合成蛋白质,而由噬菌体核酸所携带的遗传信息控制,借用宿主细胞的合成机构及酶等复制核酸,进而合成噬菌体的蛋白质。
核酸和蛋白质装配合成新的噬菌体。
(4)释放。
噬菌体粒子成熟后,噬菌体的水解酶水解宿主细胞而使宿主细胞裂解,噬菌体被释放出来。
病症肠出血性大肠杆菌引起的疾病症状包括腹部绞痛和腹泻,一些病例可能发展为血性腹泻(出血性大肠炎)。
还可能出现发烧和呕吐。
潜伏期3至8天,平均为3至4 天。
大多数病人10天内康复,但是有少数病人(特别是幼儿和老年人)的染病可能发展为威胁生命的疾病,例如溶血尿毒综合症(HUS)。
溶血尿毒综合症的特点是急性肾衰竭、溶血性贫血和血小板减少。
据估计,10%的肠出血性大肠杆菌感染者可发展为溶血尿毒综合症,病例死亡率为3%至5%。
总体来说,溶血尿毒综合症是幼儿急性肾衰竭的最通常原因。
25%的溶血尿毒综合症病人可发生神经并发症(例如癫痫发作、中风和昏迷),在大约50%的幸存者中发生通常是轻型的慢性肾病。
不同年龄组的肠出血性大肠杆菌感染的发病不尽相同,所报病例的最高发病率发生在15岁以下的儿童中(美利坚合众国每10万病例中占0.7)。
63%至85%的病例是由于通过食物感染病菌。
医学微生物学案例-答案医学微生物学案例噬菌体1958年某城市炼钢工人不慎大面积烧伤,并造成细菌性感染,经检测为铜绿假单胞菌(绿脓杆菌),使用了当时仅有的几种抗生素治疗,未取得明显疗效,后经某医学院分离出此菌,并找到该菌对应的特异性噬菌体,经该噬菌体治疗后取得明显疗效。
思考题:噬菌体治疗后获得明显疗效的相关机制及其此案例给予的启示。
答案:造成细菌性感染,经检测为铜绿假单胞菌(绿脓杆菌),使用了当时仅有的几种抗生素治疗,未取得明显疗效,因为细菌产生了抗药性,对抗生素敏感性下降了。
而最后找到该菌对应的特异性噬菌体,经该噬菌体治疗后取得明显疗效。
是因为噬菌体是感染细菌的病毒,而铜绿假单胞菌的特异性噬菌体只对铜绿假单胞菌具有裂解和杀死的功效,而铜绿假单胞菌的特异性噬菌体,通过吸附—传入—生物合成—成熟与释放的过程是最终的细菌死亡。
所以最后铜绿假单胞菌死亡,病情得到康复。
金黄色葡萄球菌2006年10月11日,XXX在课间餐后,有185名学生出现恶心、呕吐、腹痛、腹泻等症状,呕吐较明显,伴有低热、白细胞升高。
取呕吐物及剩余食物进行微生物学检查,镜下查见革兰阳性球菌,葡萄串状排列,普通培养基培养可见圆形、中等大小、金黄色菌落。
思考题:1,患者的初步诊断是何病?由何菌引起?2,如何防治?答案:食物中毒/急性胃肠炎金黄色葡萄球菌现恶心、呕吐、腹痛、腹泻等症状,呕吐较明明,伴有低热、白细胞降低都是金黄色葡萄球菌肠毒素对机体的损伤施展阐发。
防治:防留意个人卫生加强食物卫生监视管理避免耐药性产生避免医源性感染,医务人员手部充分消毒治:皮肤创伤及时处理、脓肿引流等药敏试验链球菌XXX,男,16岁,因发烧、浮肿、血尿入院。
自幼时常咽喉痛、发烧,曾因心脏杂音卧床一个月。
入院前3周又因咽痛发烧而打针青霉素很多天,症状消逝,入院前两日高热,血尿。
查体:T 39℃,血压稍高,眼睑及下肢浮肿。
实验室检查:ASO抗体800单位尿,RBC+++,尿蛋白+++。
第一讲O157:H7大肠杆菌和志贺样毒素(续)
徐建国
【期刊名称】《疾病监测》
【年(卷),期】1997(012)002
【摘要】@@ 二、ETEC、EPEC、EIEC和EAggEC的毒力因子和鉴定
rn1.ETEC:ETEC的主要特征是能分泌热稳定毒察(ST)、热不稳定毒素(LT);具有与致病性相关的菌毛,如CFAs(Colonization factor antigens).
【总页数】3页(P79,57-58)
【作者】徐建国
【作者单位】无
【正文语种】中文
【相关文献】
1.第一讲 O157:H7大肠杆菌和志贺样毒素 [J], 徐建国
2.第一讲 O157:H7大肠杆菌和志贺样毒素(续) [J], 徐建国
3.肠出血性大肠杆菌O157:H7志贺样毒素2B亚基的表达 [J], 丁益强;王长军;俞守义
4.肠出血性大肠杆菌O157∶H7志贺样毒素Ⅱ毒素亚单位Stx2A的表达与纯化[J], 马颖;毛旭虎;邹全明;张卫军
5.噬菌体鸡尾酒制剂对牛奶中产志贺毒素大肠杆菌O157:H7的抑制作用 [J], 季慕寅;李敏;张海燕;张爽;马勋;张炜
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大肠埃希菌1.概况:大肠埃希菌是肠道中重要的正常菌群,婴儿出生数小时后就进入肠道中并终生伴随,能为宿主提供一些营养作用的合成代谢产物,宿主免疫能力下降或细菌侵入肠道外组织或器官,即可成为条件致病菌,引起肠外感染,以化脓性感染和泌尿道感染最为常见,某些血清型大肠埃希菌具有致病性,能导致人类腹泻。
2.形态:中等大小的革兰阴性杆菌无芽孢,多数菌株有周身鞭毛,能运动;有菌毛包括普通菌毛和性菌毛3.体内分布:大肠杆菌在人和动物的肠道内,大多数于正常条件下是不致病的共栖菌,在特定条件下(如侵入肠外组织或器官)可致病。
但少数大肠杆菌与人和动物的大肠杆菌病密切相关,它们是病原性大肠杆菌,正常情况下极少存在于健康机体。
4.培养:兼性厌氧菌,营养要求不高,在普通的琼脂平板37℃培养24小时后,埃希菌形成圆形凸起灰白色S型菌落。
在液体培养基中均匀浑浊的生长。
5.生化反应:能发酵葡萄糖等多种糖类,产酸并产气,绝大多数菌株能发酵乳糖,可与沙门菌,志贺菌等区别。
吲哚、甲基红、V-P、枸橼酸盐试验(IMViC试验)为++--,IMViC试验为此结果,可判断为典型的大肠埃希菌,表明被检物已被粪便污染,有传播肠道传染病的危险6.抗原构造:大肠杆菌抗原主要有O、K和H三种,已确定的大肠杆菌菌体(O)抗原有173种,表面(K)抗原有80种,鞭毛(H)抗原有56种。
O抗原凝聚相对较慢,呈颗粒状。
H抗原刺激机体主要产生IgG类抗体,H抗原的凝集出现较快,呈絮状。
K抗原位于O抗原外层,为多糖,与细菌侵袭力有关。
7.生物学特性:本属细菌对干燥、腐败、日光等因素具有一定的抵抗力,在外界条件下可以生存数周或数月。
对化学消毒剂的抵抗力不强,一般常用消毒剂和消毒方法均能达到消毒目的。
通常情况下,对多种抗菌药物敏感。
但由于长期滥用抗生素,对常用抗生素耐药现象普遍,不仅影响该病防制效果,而且亦成为公共卫生关注的问题。
8.致病物质定植因子:又称黏附素(adhesin),可与黏膜表面细胞的特异性受体相结合而定植于黏膜,这是大肠杆菌引起的大多数疾病的先决条件。
[文章编号] 1671-587Ⅹ(2012)01-0079-05
[收稿日期] 2011-07-13
[基金项目] 吉林省计划经济委员会科研基金资助课题(2009 633)[作者简介] 刘 悦(1978-)女,吉林省四平市人,在读医学硕士,主要从事噬菌体的生物学研究。[通信作者] 孙延波(Tel:0431-85619574,E-mail:sunyb@jlu.edu.cn)
肠出血性大肠埃希菌O157噬菌体的生物学特性刘 悦1,李菁华1,史红艳1,温剑平2,孙延波1
(1.吉林大学白求恩医学院病原生物学系,吉林长春130021;2.吉林大学白求恩医学院分子生物学系,吉林长春130021)
[摘
要] 目的:分离并鉴定肠出血性大肠埃希菌O157噬菌体,对其生物学特性进行研究,为开发抗肠出血
性大肠埃希菌O157的生物制剂提供实验依据。方法:以肠出血性大肠埃希菌O157为宿主菌,采用噬斑法从环境污水中分离出针对肠出血性大肠埃希菌O157的噬菌体。噬菌体经超滤浓缩后,电镜观察其大小和形态;将宿主菌和噬菌体以不同的比例混合,测定噬菌体的最佳感染复数并观察其一步生长曲线;利用SDS-PAGE分析噬菌体的结构蛋白和非结构蛋白;提取噬菌体基因组,进行酶切电泳分析。结果:电镜显示噬菌体的头部呈球形、直径40nm,噬菌体的尾部长约80nm。噬菌体的最佳感染复数为10-2
,即当宿主菌和噬菌体之间的比例为
1∶100时裂解效率最高。一步生长曲线示噬菌体在裂解宿主菌时,潜伏期约为10min,爆发期约为30min,裂
解量为130
。SDS-PAGE凝胶电泳呈现13种蛋白,相对分子质量为16 000~22 000。琼脂糖凝胶电泳显示噬菌体
基因组大小约23 000bp
。结论:成功分离并鉴定一株针对肠出血性大肠埃希菌O157的噬菌体,是一种裂解性
强、特异性高的毒性噬菌体,肠出血性大肠埃希菌O157噬菌体属于有尾病毒目,管尾噬菌体科。[关键词] 肠出血性大肠杆菌O157;噬菌体;最佳感染复数
[中图分类号] R342 [文献标志码]
A
Biological characteristics of enterohemorrhagic E.coliO157-specific bacteriophages isolated from raw sewage
LIU Yue1,LI Jing-hua1,SHI Hong-yan1,WEN Jian-ping2,SUN Yan-bo1(1.Department of Pathogenobiology,Norman Bethune College of Medicine,Jilin University,Changchun 130021,China;2.Department of Molecular Biology,Norman Bethune College of Medicine,Jilin University,Changchun 130021,China)
Abstract:Objective To isolate enterohemorrhagic E.coli O157phages from raw sewage and to investigate thebiological characteristics of isolated phages and to provide experimental basis for the development of a biologic agentagainst enterohemorrhagic E.coli O157.Methods Bacteriophages were isolated from raw sewage and wereidentified by plaque methods using enterohemorrhagic E.coli O157as host cells.After purification of phages withultrafitration,the size and morphology of phages were examined by electron microscope,and the multiplicity ofinfection and growth curve of phages were carried out by mean of host bacteria and phages mixture in differentportions.The structural and nonstructural proteins of phages were analyzed by SDS-PAGE electrophoresis.Theextracted genomes of phages were digested with restriction enzymes.Results The results of electron microscopeshowed that the head of phages exhibited a spherical form,40nm in diameter and these phages had a tail,about80nm in length.The multiplicity of infection of phages was 10-2,that was,when the ratio of host bacteria tophages being 1∶100,the most efficient lysis.The growth curve of phages revealed that the incubation was 10min,the outbreak of the time was 30min and the lysis amount was 130.SDS-PAGE analysis showed that 13kinds of
97第38卷 第1期2012年1月吉 林 大 学 学 报 (医 学 版)Journal of Jilin University(Medicine Edition)Vol.38No.1 Jan.2012proteins of phages were found and their relative molecular mass were 16 000-20 000.Electrophoresis of DNAshowed that the size of the genome of phages was 23 000bp.Conclusion A strain of bacteriophages againstenterohemorrhagic E.coli O157is isolated and characterized,and it is lytic and highly specific to E.coli O157.According to the biologic features,enterohemorrhagic E.coli O157phages are classified into Caudovirales,Siphoviridae.Key words:enterohemorrhagic Escherichia coli O157;bacterophages;multiplicity of infection
肠出血性大肠埃希菌(enterohemorrhagic E.coli,EHEC)所致的感染性腹泻和出血性肠炎是世界范围内的公共卫生问题,常见的血清型包括EHEC O157、O26和O111等。EHEC经污染的食物和水感染人,临床表现包括腹泻、出血性肠炎、溶血性尿毒综合征和血栓性血小板减少性紫癜[1]。2011年5月中旬以来,从德国开始爆发的EHEC感染疫情不断蔓延,截止2011年6月15日,已造成3 343人感染,37人死亡,823例发生溶血性尿毒综合征[2]。我国自1987年以来已在江苏、山东、北京等地发现了EHEC感染者,究其原因多与污染的食物有关[3]。目前EHEC感染尚无有效的治疗方法,有资料显示:利用肠道内的正常菌群,如双歧杆菌产生的乙酸盐可以拮抗EHEC O157在肠道内的生长[4],但无法应用在水源及食品的污染控制上。噬菌体是细菌的病毒,广泛存在于自然环境中。噬菌体对细菌裂解的特异性和高效性,再度引起人们的关注。目前,最新的研究包括肺炎链球菌噬菌体裂解酶的开发[5]和针对某种病原菌感染的噬菌体疗法[6]。由于噬菌体可在细菌性疾病(特别是耐药性细菌所致的感染)的治疗中发挥重要的作用,因此对噬菌体展开深入的研究具有重要的现实意义和潜在的应用价值。本实验通过噬斑法分离一株针对EHEC O157噬菌体,经纯化后对其生物学特性进行分析,为开展噬菌体作为抗菌生物制剂的研发提供实验依据。1 材料与方法1.1 菌株及主要试剂 EHEC O157由北京药品生物制品鉴定所惠赠,EHEC O157抗血清凝集反应阳性;营养琼脂、PEG8000、氯仿、平衡饱和酚和蛋白预染marker购自北京鼎国生物技术有限公司,DNase I、RNase A、蛋白酶K和考马斯亮蓝R-250购自Amresco公司,限制性内切酶EcoRⅠ、EcoRⅤ和HindⅢ购自TAKARA公司。1.2 EHEC O157噬菌体分离及纯化 取污水500mL,加入CaCl2至终浓度为1mmol·L
-1,
5 000r·min-1离心8min,滤过除菌。取上清液
300mL,加入LB液体培养基100mL和新鲜培养的EHEC O157菌悬液10mL
,37℃振荡培养16h,
10 000r·min-1离心5min,上清液用0.22μm滤膜过滤除菌,即得噬菌体原液。取10mL无菌试管加入0.3mL噬菌体原液和0.3mL新鲜培养的EHEC O157菌悬液,充分混合,室温放置15min,使噬菌体和宿主菌充分吸附。加入60℃左右融化的0.7%LB琼脂5mL
,均匀铺在固体营
养琼脂平板上,37℃培养10h,
观察噬斑生长情
况。噬斑形成后,挑取单个噬斑接种于新鲜培养的宿主菌中,37℃震荡培养6h,进行噬菌体扩增,
10 000r·min-1离心5min
,取上清液。单个噬
斑经过3~5次反复纯化后即得较纯化的噬菌体。1.3 噬菌体滴度测定
取纯化后的噬菌体原液进
行倍比稀释,每稀释度取0.1mL加入0.2mL宿主菌,制备噬菌斑,测定噬菌体滴度。噬菌体滴度(PFU·mL-1)=噬斑个数×稀释倍数×10。1.4 噬菌体的电镜观察 取噬菌体悬液10μL滴在有支持膜的铜网上,作用15min,用2%的磷钨酸(PTA,pH7.0)染色10min,